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鋰電池電芯黑斑之困:多因探尋與破解之道 新聞來(lái)源: ?? 發(fā)布時(shí)間:2024-9-25 17:10:07 ??

在鋰電池的生產(chǎn)領(lǐng)域,電芯注液后黑斑現(xiàn)象一直是困擾生產(chǎn)廠家的難題,對(duì)電池的質(zhì)量與性能產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響。以下將深入且系統(tǒng)地分析黑斑形成的原因,并探討相應(yīng)的防控措施,為廣大從業(yè)者提供專(zhuān)業(yè)參考。

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一、電芯黑斑問(wèn)題對(duì)電池的影響

 

(一)性能衰退

 

黑斑的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部電阻增大。這意味著在充放電過(guò)程中,電池將消耗更多的能量來(lái)克服電阻,從而降低了電池的能量轉(zhuǎn)化效率。同時(shí),容量下降也是不可避免的后果。隨著黑斑的形成與發(fā)展,電池能夠存儲(chǔ)的電荷量逐漸減少,續(xù)航能力大打折扣。循環(huán)壽命也會(huì)因黑斑問(wèn)題而大幅縮短,使得電池在經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的充放電循環(huán)后便無(wú)法正常使用。

 

(二)安全隱患

 

黑斑可能引發(fā)局部過(guò)熱。在電池工作過(guò)程中,黑斑區(qū)域的異常反應(yīng)可能導(dǎo)致局部溫度升高,增加了電池?zé)崾Э氐娘L(fēng)險(xiǎn)。此外,電極材料的結(jié)構(gòu)變化以及與電解液的不良反應(yīng),可能導(dǎo)致電極材料的斷裂和脫落,進(jìn)而影響電池的安全性和可靠性。如果在使用過(guò)程中發(fā)生這種情況,可能會(huì)引發(fā)短路、起火甚至爆炸等嚴(yán)重后果。

 

二、黑斑形成原因分析

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(一)原材料層面

1.電解液不純

雜質(zhì)溯源及不良影響:

電解液中的雜質(zhì)主要源于原材料自身不純以及生產(chǎn)過(guò)程遭受污染。微量的金屬離子等雜質(zhì)在電池內(nèi)部電場(chǎng)的作用下發(fā)生遷移,并沉積于電極表面,進(jìn)而與電極材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成黑斑。這一現(xiàn)象不僅影響電池外觀,更會(huì)致使電池內(nèi)部電阻增大、容量下滑、循環(huán)壽命縮短等性能?chē)?yán)重劣化。

 

解決之策:

精心挑選信譽(yù)卓越、質(zhì)量穩(wěn)定可靠的電解液供應(yīng)商,這是確保電解液品質(zhì)的關(guān)鍵一步。同時(shí),構(gòu)建嚴(yán)格的電解液質(zhì)量檢測(cè)體系,針對(duì)每批次電解液的純度、金屬離子含量等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行精密檢測(cè),務(wù)必使其符合高規(guī)格的電池生產(chǎn)要求。

 

2.電極材料問(wèn)題

缺陷與雜質(zhì)的負(fù)面效應(yīng):

正負(fù)極材料本身存在的缺陷或雜質(zhì)在注液過(guò)程中易引發(fā)不良化學(xué)反應(yīng)。例如,正極材料中的過(guò)渡金屬離子溶解可能破壞晶體結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致容量衰減;負(fù)極材料表面的不均勻性可能致使局部電流密度過(guò)大,進(jìn)而產(chǎn)生黑斑。

 

應(yīng)對(duì)策略:

強(qiáng)化對(duì)電極材料供應(yīng)商的審核與管理,嚴(yán)格把控原材料質(zhì)量。持續(xù)優(yōu)化電極材料的制備工藝,通過(guò)精準(zhǔn)控制反應(yīng)條件、提升原材料純度等手段,提高電極材料的均勻性與純度,最大限度減少缺陷和雜質(zhì)的存在。

 

(二)生產(chǎn)工藝層面

1.注液環(huán)境不潔凈

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雜質(zhì)引入的危害分析:

注液車(chē)間潔凈度不足會(huì)致使空氣中的灰塵、顆粒等雜質(zhì)侵入電芯內(nèi)部。這些雜質(zhì)與電解液發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),形成黑斑,同時(shí)還有可能堵塞電池內(nèi)部的孔隙,對(duì)離子傳輸造成阻礙,降低電池的充放電性能。

 

防控舉措:

建立高標(biāo)準(zhǔn)的潔凈車(chē)間,確保空氣凈化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行且有效過(guò)濾。定期對(duì)車(chē)間進(jìn)行全面清潔和消毒,規(guī)范操作人員的行為,嚴(yán)格執(zhí)行清潔操作規(guī)程,從源頭上杜絕雜質(zhì)的引入。

2. 注液量不準(zhǔn)確

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注液量偏差的不良影響:

注液量過(guò)多會(huì)使電解液溢出,污染電芯表面,破壞電池的封裝結(jié)構(gòu);注液量過(guò)少則會(huì)導(dǎo)致電極部分區(qū)域無(wú)法充分浸潤(rùn),引發(fā)局部反應(yīng),形成黑斑,影響電池的一致性和穩(wěn)定性。

 

解決途徑:

選用高精度的注液設(shè)備,并定期進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)。在生產(chǎn)過(guò)程中,設(shè)置嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)控環(huán)節(jié),對(duì)注液量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和精準(zhǔn)調(diào)整,確保每一個(gè)電芯都能獲得準(zhǔn)確的注液量。

 

3.注液速度過(guò)快

過(guò)快注液的弊端解析:

注液速度過(guò)快會(huì)使電解液在電芯內(nèi)部產(chǎn)生湍流,混入雜質(zhì)且分布不均,從而形成黑斑。同時(shí),過(guò)快的注液速度還可能對(duì)電極材料的微觀結(jié)構(gòu)造成破壞,影響電極的電化學(xué)性能。

 

優(yōu)化方法:

通過(guò)調(diào)整注液設(shè)備的參數(shù),如壓力、流量等,將注液速度控制在合理范圍內(nèi)。結(jié)合工藝優(yōu)化,深入探索最佳的注液速度和方式,以實(shí)現(xiàn)均勻、穩(wěn)定的注液過(guò)程。

 

(三)存儲(chǔ)和運(yùn)輸層面

1.存儲(chǔ)條件不當(dāng)

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不良存儲(chǔ)條件的后果闡釋?zhuān)?/span>

電芯在存儲(chǔ)過(guò)程中,若環(huán)境溫度過(guò)高,會(huì)加速電解液的分解和電極材料的老化;濕度過(guò)大則會(huì)使電芯吸收水分,引發(fā)副反應(yīng);陽(yáng)光直射會(huì)導(dǎo)致電芯局部過(guò)熱,這些情況均可能導(dǎo)致電解液與電極材料發(fā)生不良反應(yīng),形成黑斑。

 

存儲(chǔ)管理策略:

制定科學(xué)合理的存儲(chǔ)規(guī)范,將電芯存儲(chǔ)在干燥、陰涼、通風(fēng)良好的環(huán)境中,嚴(yán)格控制溫度和濕度在規(guī)定范圍內(nèi)。同時(shí),遵循先進(jìn)先出的原則,避免電芯長(zhǎng)時(shí)間存放。

3. 運(yùn)輸過(guò)程中受到震動(dòng)或擠壓

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震動(dòng)和擠壓的影響剖析:

運(yùn)輸過(guò)程中的震動(dòng)或擠壓可能改變電芯內(nèi)部的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致電極材料與電解液接觸不良,局部反應(yīng)加劇,形成黑斑。嚴(yán)重的震動(dòng)還可能造成電極材料的斷裂和脫落,極大地影響電池的安全性和可靠性。

 

運(yùn)輸防護(hù)措施:

在運(yùn)輸過(guò)程中,采用合適的包裝材料和緩沖結(jié)構(gòu),對(duì)電芯進(jìn)行有效的固定和防護(hù)。選擇平穩(wěn)的運(yùn)輸方式,最大程度減少路途顛簸對(duì)電芯的影響。

 

三、黑斑問(wèn)題防范措施

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(一)建立全面質(zhì)量管控體系

 

電池生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)建立完善的質(zhì)量管理體系,涵蓋從原材料采購(gòu)、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控到產(chǎn)品出貨檢驗(yàn)的全過(guò)程。對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)都制定嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法,確保產(chǎn)品質(zhì)量符合高要求。

 

(二)加強(qiáng)原材料質(zhì)量管控

 

與可靠的供應(yīng)商建立長(zhǎng)期合作關(guān)系,確保原材料的品質(zhì)穩(wěn)定。對(duì)電解液和電極材料進(jìn)行嚴(yán)格的入廠檢測(cè),杜絕不合格原材料進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

 

(三)優(yōu)化生產(chǎn)工藝

 

持續(xù)改進(jìn)注液工藝,精確控制注液環(huán)境、注液量和注液速度。定期對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和校準(zhǔn),確保設(shè)備性能穩(wěn)定。同時(shí),加強(qiáng)對(duì)操作人員的培訓(xùn),提高工藝執(zhí)行的準(zhǔn)確性。

 

(四)規(guī)范存儲(chǔ)和運(yùn)輸管理

 

嚴(yán)格按照存儲(chǔ)規(guī)范要求,為電芯提供適宜的存儲(chǔ)環(huán)境。在運(yùn)輸過(guò)程中,做好防護(hù)措施,選擇合適的運(yùn)輸方式,減少震動(dòng)和擠壓對(duì)電芯的影響。

 

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鋰電池電芯注液后出現(xiàn)黑斑是一個(gè)涉及多方面因素的復(fù)雜問(wèn)題,涵蓋原材料的品質(zhì)、生產(chǎn)工藝的精準(zhǔn)控制、存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)臈l件等多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。黑斑問(wèn)題對(duì)電池的性能和安全帶來(lái)嚴(yán)重影響,因此,電池生產(chǎn)企業(yè)必須高度重視,采取有效的防范措施。通過(guò)建立完善的質(zhì)量管理體系、加強(qiáng)原材料質(zhì)量管控、優(yōu)化生產(chǎn)工藝以及規(guī)范存儲(chǔ)和運(yùn)輸管理等多方面的努力,有效避免黑斑的出現(xiàn),提升鋰電池的質(zhì)量和性能,為鋰電池行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供有力保障。

 


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