在鋰電池生產(chǎn)的最后一道工序是對鋰電池夾具探針進行分級、篩選,以保證組成電池模組的電池一致性好,電池模組的性能優(yōu)異。眾所周知,使用一致性高的電池組成的模組,使用壽命更長,一致性不好的電池模組由于水桶效應,容易出現(xiàn)過充過放現(xiàn)象,電池壽命衰減加快。例如,電池容量不一致會使電池組各單體電池放電深度不一致。容量較小、性能較差的電池將提前達到滿充電狀態(tài),造成容量大、性能好的電池不能達到滿充電狀態(tài)。電池電壓的不一致將導致并聯(lián)電池組中單體電池互充電,電壓較高的電池將給電壓較低的電池充電,這會加快電池性能的衰減,損耗整個電池組的能量。自放電速率大的電池容量損失大,電池自放電速率的不一致將導致電池荷電狀態(tài)、電壓產(chǎn)生差異,影響電池組的性能。等等這些電池間的差異,長期的使用下去會影響整個模組的使用壽命。
一、工藝設計方面
(1)正、負極配方導電劑含量低,導致電子在材料和集流體間傳輸阻抗大,即電子阻抗高。鋰電池使用過程發(fā)熱就會快。但是,這個是由電池的設計來決定的,例如功率型電池要考慮到倍率性能,就需要導電劑的比例高一點,適合大倍率充放電。容量性電池則考慮容量多一點,正負極材料比例會高一點。都是在電池設計之初就決定的,不能輕易改變。
(2)正、負極配方中粘結劑過多,粘結劑一般是高分子材料(PVDF、SBR、CMC等),絕緣性能較強。原始配比中粘結劑比例高了雖然有利于提高極片的剝離強度,但是對內阻不利。在電池設計時盡量要協(xié)調粘結性和粘結劑用量的關系,這就要將注意力集中在粘結劑的分散上,即漿料制備工藝,盡量保證粘結劑分散均勻。
(3)配料分散不均勻,導電劑未充分分散,未組成良好的導電網(wǎng)絡結構。如圖2所示,其中A為導電劑分散不良的情況,B是分散良好的情況。導電劑添加量相同時,攪拌工藝的變化會影響到導電劑的分散,對于電池的內阻影響較大
(4)粘結劑溶解不完全,有部分膠團顆粒存在,導致電池內阻高。無論是干混、半干混抑或濕混工藝,都要求粘結劑粉末完全溶解,不能過于追求效率,而忽略了粘結劑需要一定時間才能充分溶解的客觀要求。
(5)極片壓實密度會對電池內阻有影響。極片壓實密度小,壓力化成夾具極片內部顆粒之間孔隙率高,不利于電子的傳輸,電池內阻就高。極片壓實過大時,可能會造成電極粉體顆粒過壓破碎,破碎后電子傳輸路徑變長,反而不利于電池充放電性能。選擇合適的壓實密度很重要。
(6)正負極極耳與集流體焊接不良,出現(xiàn)虛焊,電池內阻高。焊接時要選擇合適的焊接參數(shù),通過DOE來實現(xiàn)焊接參數(shù),如焊接功率、振幅、時間等的最優(yōu),以焊接強度、外觀等來判定焊接的好壞。
(7)卷繞不良或疊片不良,隔膜、正極片、負極片之間的間隙較大,離子阻抗大。
(8)電池電解液未充分浸潤正負極極片、隔膜,電解液設計余量不足,也會導致電池離子阻抗大。
(9)化成夾具工藝不良,石墨負極表面SEI不穩(wěn)定,影響電池內阻。
(10)其它,例如封裝不良、極耳極柱焊接不良、電池漏液、水分含量高等都對鋰電池的內阻有較大影響。
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