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低容的制程分析

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年11月16日  

如果設(shè)計經(jīng)驗或過往批次已經(jīng)確定的告訴了我們設(shè)計不會是造成低容的原因,那么制程的造成的異常就很值得懷疑了。


正極或負(fù)極涂布偏輕可直接造成電芯低容。當(dāng)正極涂布偏輕時,滿充電芯的界面不會有異常,此時需要通過文武在《思路》里面給出的烘烤測量正極片重量的方法來確定問題。負(fù)極作為鋰離子的接受體,其可提供的嵌鋰位置數(shù)量一定要大于正極提供的鋰源數(shù)量,否則多余的鋰就會在負(fù)極表面析出,從而形成薄薄的一層較均勻的析鋰。


如前所述,由于負(fù)極極片重量不能直接取電芯拆出極片的烘烤重量,故一是可以另作實驗找到負(fù)極增重比例以通過電芯拆出負(fù)極片的烘烤重量推算涂布重量,二是可以對比低容與合格電芯或析鋰電芯與不析鋰電芯負(fù)極相對重量(滿不滿充無所謂,因為對比的是相對的重量),若是合格電芯負(fù)極相對重量都要偏重一些且同時低容電芯負(fù)極出現(xiàn)了薄薄一層負(fù)極析鋰的情況,那負(fù)極過量不足的可能性就很大了。另外,正極或者負(fù)極涂布陰陽面也會造成低容,而其中又以負(fù)極單面涂布偏輕為主,因為正極即使涂布重了,雖然克發(fā)揮會降低,但總的容量不會降低反而甚至可能升高。


判斷陰陽面就很簡單了,一面界面OK一面析鋰基本可以斷定為陰陽面,如果負(fù)極工藝為錯位涂布的話,直接對比烘烤后單雙面相對重量比值、只要得出類似于A面比B面涂布輕了6%這樣的數(shù)據(jù)就基本可以斷定問題了,當(dāng)然如果此次低容問題很嚴(yán)重,那進(jìn)一步反推A/B面的實際面密度也是有必要的。


(如果負(fù)極頭尾都是對齊涂布的,那文武暫時找不到好的稱量單面重量的方法,同時也希望有經(jīng)驗的朋友們賜教)輥壓會破壞材料的結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響容量的發(fā)揮。一個材料之所以會有諸如容量、電壓等的性能,其分子或原子結(jié)構(gòu)為根本原因。當(dāng)正極輥壓密度超工藝值(原因可能為輥壓厚度低于工藝下限,但更可能的因素是涂布重了還繼續(xù)按原輥壓工藝輥壓)時,其電芯拆開后正極片會很亮。若正極壓實太大,卷繞后正極片易斷片也會造成低容。但由于正極壓死會造成極片一折就斷、正極輥壓本身就需要很大的壓力,所以遇到正極壓死的頻率較負(fù)極壓死會低很多。


當(dāng)負(fù)極壓死時,負(fù)極表面會形成一條條或者一塊塊的析鋰(與負(fù)極過量不足時幾乎覆蓋整個負(fù)極表面的薄薄一層的析鋰差異較大),同時電芯的保液量會明顯降低。


當(dāng)壓實進(jìn)一步增加時,析鋰的塊狀區(qū)域增加的同時、析鋰的量(析鋰顏色偏白的程度)也會增加,電芯表面白金兩種顏色分明且很干涸,看起來甚至讓人作嘔。


水含量超標(biāo)也會造成低容。當(dāng)電芯注液前水極片水含量超標(biāo)、注液手套箱露點不合格、電解液水含量超標(biāo)、除氣二封引入水分時,電芯都有可能低容。電芯化成時需要痕量的水分,但是當(dāng)水分超過一定值時(注液前極片水含量大于250ppm,僅供參考),多余的水分會破壞SEI膜并消耗電解液中的鋰鹽,從而降低電芯容量。水含量超標(biāo)的電芯滿充負(fù)極程一小塊一小塊的黑褐色。


分析低容時,若已經(jīng)是胸有成竹則大可隨便拆幾個外觀不良電芯就可以基本確認(rèn)問題,若是低容造成了批量損失需要詳細(xì)報告、亦或低容原因是自己之前未曾見過的,則需要踏踏實實從收集制程數(shù)據(jù)、對比低容及合格電芯、改善方案提出等方面進(jìn)行細(xì)致分析;特別是新確認(rèn)一個自己未見過的低容情況前,一定要有重復(fù)嚴(yán)重實驗或最起碼要有制程異常數(shù)據(jù)收集作為所得結(jié)論的基礎(chǔ)。頭幾次對問題細(xì)致的分析,可以幫助我們養(yǎng)成分析問題的思路,之后再次遇到問題時,才會游刃有余。


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