軟包鋰電池脹氣的原因及解決方案


聚合物鋰離子電池芯採用的是鋁塑複合膜的包裝技術,當電池芯內部由於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。


軟包鋰電池脹氣的原因及解決方案


這裡簡要介紹工序異常產生氣體的原因:


1.封裝不良。Top sealing、Side sealing和Degassing三邊封裝不良,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,由於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。並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.電池芯內部水含量超標,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後產生氣體。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後裸電芯水含量超標,乾燥房溼度超標。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,由於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,由於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、捲曲、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。例如曾經由於寬度不足,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袋而導致抽氣不乾淨。


要嚴格控制製造工藝過程參數,保證封裝可靠性,防止電池內部水分過量引起的脹氣,控制方法如下:


(1)電芯卷繞完成後乾燥充分,防止膜片中水分含量超標;


(2)嚴格控制真空烘烤後電芯到注液時間及乾燥房溼度;


(3)保證注液手套箱密封性;


(4)控制電解液中水分和遊離酸含量;


(5)規範電解液存儲環境及密封條件,防止電解液在使用及存放過程中進入過量水分;


(6)採用閉口加壓化成或者外置氣囊化成後抽真空封口排氣;


(7)採用多步化成和高溫擱置工藝,保證產氣完全;


(8)提高封裝可靠性。



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