鋰電池的工藝設(shè)計(jì)與熱失控詳解
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-07-20 10:00
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電池的生產(chǎn)工藝非常復(fù)雜，即使進(jìn)行嚴(yán)格控制，也不能完全避免生產(chǎn)過程中的金屬雜質(zhì)或毛刺。若電池內(nèi)部出現(xiàn)雜質(zhì)、毛刺或枝晶，經(jīng)過放大和惡化導(dǎo)致電導(dǎo)率升高，溫度上升，化學(xué)反應(yīng)和放電發(fā)熱所產(chǎn)生的熱量不斷累積，最終可能造成電池的熱失控。
負(fù)極容量不足
當(dāng)正極部位對面的負(fù)極部位容量不足，或是根本沒有容量時(shí)，充電時(shí)所產(chǎn)生的部分或全部的鋰就無法插入負(fù)極石墨的間層結(jié)構(gòu)中，會析在負(fù)極的表面，形成突起狀“枝晶”，而下一次充電時(shí)，這個(gè)突起部分更容易造成鋰的析出，經(jīng)過幾十至上百次的循環(huán)充放電后，“枝晶”會長大，最后會刺穿隔膜紙，使內(nèi)部產(chǎn)生短路。電芯急劇放電，產(chǎn)生大量的熱，燒壞隔膜，而造成更大的短路現(xiàn)象，高溫會使電解液分解成氣體，負(fù)極碳和隔膜紙燃燒，造成內(nèi)部壓力過大，當(dāng)電芯的外殼無法承受這個(gè)壓力時(shí)，電芯就會爆炸。
水份含量過高
水份可以和電芯中的電解液反應(yīng)，生產(chǎn)氣體，充電時(shí)，可以和生成的鋰反應(yīng)，生成氧化鋰，使電芯的容量損失，易使電芯過充而生成氣體，水份的分解電壓較低，充電時(shí)很容易分解生成氣體，當(dāng)這一系列生成的氣體會使電芯的內(nèi)部壓力增大，當(dāng)電芯的外殼無法承受時(shí)，電芯就會爆炸。
內(nèi)部短路
由于內(nèi)部產(chǎn)生短路現(xiàn)象，電芯大電流放電，產(chǎn)生大量的熱，燒壞隔膜，而造成更大的短路現(xiàn)象，這樣電芯就會產(chǎn)生高溫，使電解液分解成氣體，造成內(nèi)部壓力過大，當(dāng)電芯的外殼無法承受這個(gè)壓力時(shí)，電芯就會爆炸。
激光焊時(shí)，熱量經(jīng)殼體傳導(dǎo)到正極耳上，使正極耳溫度高，如果上部膠紙沒有隔開正極耳及隔膜，熱的正極耳就會使隔膜紙燒壞或收縮，造成內(nèi)部短路，而形成爆炸。
高溫膠紙包住負(fù)極耳
在負(fù)極耳點(diǎn)焊時(shí)，熱量傳導(dǎo)到負(fù)極耳上，如果高溫膠紙未貼好，負(fù)極耳上的熱量就會燒壞隔膜，造成內(nèi)部短路，形成爆炸。
貼底部膠未完全包住底部
客戶在底部鋁鎳復(fù)合帶處點(diǎn)焊時(shí)，會在底部殼壁產(chǎn)生大量的熱，傳導(dǎo)極芯的底部，如果高溫膠紙未完全包住隔膜，會燒壞隔膜，造成內(nèi)部短路，形成爆炸。
過充
電芯過充電時(shí)，正極的鋰過度放出會使正極的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而放出的鋰過多也容易無法插入負(fù)極中，也容易造成負(fù)極表面析鋰，而且，當(dāng)電壓達(dá)到4.5V以上時(shí)，電解液會分解生產(chǎn)大量的氣體。上面種種均可能造成爆炸。
外部短路
外部短路可能由于操作不當(dāng)，或誤使用所造成，由于外部短路，電池放電電流很大，會使電芯的發(fā)熱，高溫會使電芯內(nèi)部的隔膜收縮或完全壞壞，造成內(nèi)部短路，因而爆炸。
負(fù)極容量不足的工位
負(fù)極包不住正極，正負(fù)極分檔配對錯(cuò)誤，負(fù)極壓片時(shí)壓死，負(fù)極顆粒，負(fù)極露箔，負(fù)極凹點(diǎn)，負(fù)極劃痕，負(fù)極暗痕，負(fù)極涂布不均，正極頭尾部堆料，正極涂布不均，正極敷料量偏大，正負(fù)極攪拌不均，負(fù)極來料容量偏低，正極來料容量偏高，負(fù)極容量不足。
水份含量過多的工位
封口太慢而吸潮，陳化時(shí)吸潮，電解液水份含量過大，注液前烘烤未烘干或吸潮，組裝烘烤時(shí)未烘干，涂布時(shí)正負(fù)極未烘干，正極打膠配料時(shí)吸潮，正極烘烤不充分，水份含量過高。
內(nèi)部短路的工位
貼底部膠未完全包住底部，高溫膠紙包住負(fù)極耳，上部膠位置不對，烘烤時(shí)溫度太高烘壞隔膜，激光焊短路電芯未檢出，組裝微短路電芯下流，組裝短路電芯未檢出，壓扁時(shí)壓力太大，隔膜紙有砂眼，卷繞不齊，負(fù)極鉚焊未拍平，有毛刺，正負(fù)極分小片毛刺，正負(fù)極分小片掉料，內(nèi)部短路。
過充可能的工位
用戶使用時(shí)充電器電壓偏大，檢測時(shí)個(gè)別點(diǎn)電壓偏大，檢測時(shí)電流設(shè)置過大，電芯容量不足，預(yù)充柜個(gè)別點(diǎn)電流過大，預(yù)充時(shí)電流設(shè)置過大，過充。
外部短路可能的工位
保護(hù)線路板失效，用戶在使用時(shí)正負(fù)極短路，電芯在周轉(zhuǎn)過程中打火，上電芯未對好，造成正負(fù)極接觸，外部短路。
