鋰電池鼓脹怎么回事?
聚合物鋰離子電池芯采用的是鋁塑合膜的包裝技術,當電池芯內部由于異常化學反應的發生而產生氣體時,Pocket會被充起,電池芯鼓脹(有輕微鼓脹和嚴重鼓脹兩種情況),且不論外觀如何,電池芯的使用性能(Capacity、Cycle life C-rate等)會發生嚴重的失效,導致電池芯不能使用。脹氣會發生在生產過程中也會在客戶甚至最終用戶手中。當然,電池芯在化成啟動或Baking過程中會正常的產生一定量(一般很少)的氣體,這根據所使用的原材料而異,這種氣體在Degassing(抽氣)工序會被抽掉。目前部分Model(一次封裝成型電池芯)通過添加V18溶劑來消除這種SEI層形成、相介面穩定時所產生的氣體。但是由于工序異常所產生的氣體在Degassing 前表面非常明顯或者Degassing 后產生不能再消掉或者添加V18也不能消除。這里簡要介紹工序異常產生氣體的原因:
1.封裝不良,由封裝不良所引起脹氣電池芯的比例已經大大地降低。前面已經介紹了引起Top sealing Side sealing和Degassing三邊封裝不良的原因,任何一邊封裝不良都會導致電池芯,表現以Top sealing 和Degassing 居多,Top sealing 主要是Tab位密封不良,Degassing 主要是分層(包括受電解液和凝膠影響導致PP與Al脫離)。封裝不良引起空氣中水分進入電池芯內部,引起電解液分解產生氣體等。
2.Pocket 表面破損,電池芯在流拉過程中,受到異常損壞或人為破環導致Pocket 破損(如針孔)而使水分進入電池芯內部。
3.角位破損,由于折邊角位鋁的特殊變形,氣袋晃動會扭曲角位導致Al破損(電池芯越大,氣袋越大,越易破損),失去對水的阻隔作用。可以在角位加皺紋膠或熱熔膠緩解。并且在頂封后的各工序禁止拿氣袋移動電池芯,更要注意操作方式防止老化板上電芯池的擺動。
4.電泡芯內部水舍量超標,前面我們已經介紹過對電池芯內水含量有一定的要求,一旦水含量超標,電解液會失效在化成或Degassing 后產生氣體。造成電池內部水含量超標的原因主要有:電解液水含量超標,Baking 后裸電芯水含量超標,乾燥房濕度超標。若懷疑水含量超標導致脹氣,可進行工序的追溯檢查。
5.化成流程異常,錯誤的化成流程會導致電池芯發生脹氣。
6.SEI膜不穩定,電池芯在容量測試充放電過程中發射功能輕微脹氣。
7.過充、過放,由于流程或機器或保護板的異常,使電池芯被過充或過度放電,電池芯會發生嚴重鼓氣。
8.短路,由于操作失誤導致帶電電芯兩Tab 接觸發生短路,電池芯會發生鼓氣同時電壓迅速下降,Tab會被燒黑。
9.內部短路,電池芯內部陰陽極短路導致電芯迅速放電發熱同時嚴重鼓氣。內部短路的原因有很多種:設計問題;隔離膜收縮、掩曲、破損;Bi-cell錯位;毛刺刺穿隔離膜;夾具壓力過大;燙邊機過度擠壓等。例如曾經由于寬度不足,燙邊機過度擠壓電芯實體導致陰陽極短路脹氣。
10.腐蝕,電池芯發生腐蝕,鋁層被反應消耗,失去對水的阻隔作用,發生脹氣。
11.真空抽氣異常,系統或機器的原因導致真空度異常Degassing 抽氣不徹底;Vacuum Sealing(真空密封)的熱輻射區過大,導致Degassing 抽氣刺刀不能有效地刺破Pocket 袋而導致抽氣不乾凈。