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2024-06-18
本文作者剖析零电压的爆发原因，， ，，重点剖析极片毛刺导致电池零电压的征象，， ，，以准确找到短路的原因，， ，，精准解决此问题，， ，，更好地明确生产历程中极片毛刺管控的主要性。 。。
1 实验
1.1 电池制备
实验电池以镍钴锰酸锂质料（NCM111）作为正极活性物质。 。。将正极活性物质、导电剂SP 炭黑、黏结剂聚偏氟乙烯PVDF和溶剂NMP凭证质量比66∶2∶2∶30搅拌，， ，，制成浆料，， ，，涂覆在15μm厚的涂碳铝箔上，， ，，单面涂覆量为270g/m2。 。。将正极极片放置在温度(120±3)℃的烤箱中干燥24h，， ，，辊压后,极片的压实密度为3.28g/cm3。 。。
以钛酸锂质料Li4Ti5O12作为负极活性物质。 。。将负极活性物质、导电剂SP炭黑、黏结剂PVDF和溶剂NMP凭证质量比52∶2∶2∶44搅拌，， ，，制成浆料，， ，，涂覆在15μm厚的涂碳铝箔上，， ，，单面涂覆量为214g/m2。 。。将负极极片放置在温度(110±3)℃的烤箱中干燥24h，， ，，辊压后，， ，，极片的压实密度为1.85g/cm3。 。。干燥后的极片经分切后，， ，，极片宽度（136.0±1.0）mm，， ，，极片毛刺不凌驾12μm。 。。
以1mol/L LiPF6/EC+EMC+DMC（体积比1∶1∶1）为电解液，， ，，20μm厚的聚乙烯(PE)多孔隔膜为隔膜，， ，，制备66160型电池，， ，，容量设计为45Ah。 。。卷绕组装后，， ，，将铝壳顶盖焊封，， ，，将实验电池放置在温度(85±3)℃的烤箱中，， ，，干燥24h，， ，，再向电芯注液，， ，，注液量均为200g。 。。注液后的电池在常温下静置72h，， ，，静置竣事后，， ，，对所有实验电池举行开路电压(OCV)测试,纪录电池内阻和电压。 。。
化成前的零电压电池，， ，，充电后，， ，，毛刺熔断，， ，，零电压不再泛起。 。。对该电池举行正； ；；； ；；闪鞒滩馐，， ，，化成工艺如下：①高温箱温度抵达120℃后，， ，，弃捐120min； ；；； ；；②1.0C恒流充电至阻止电压2.8V后。 。。转恒压充电,充电阻止时间2h； ；；； ；；③弃捐10min； ；；； ；；④1.0C恒流放电至阻止电压1.5V后，， ，，转恒压放电，， ，，放电阻止时间2h； ；；； ；；⑤弃捐10min； ；；； ；；⑥重复②到⑤方法3次； ；；； ；；⑦1.0C恒流充电，， ，，充电时间0.7h，， ，，再以2.3V恒压充电，， ，，阻止电流 0.45A。 。。对化成后的电池举行自放电测试。 。。接纳测试静态电压的要领，， ，，测试电压时长不少于两个月。 。。电池在常温(25±5)℃下静置24h后，， ，，举行开路电压测试并纪录。 。。电池继续在常温下静置，， ，，一个月、两个月后，， ，，再次举行开路电压测试并纪录。 。。
1.2 充电测试
用交流内阻测试仪举行内阻和电压剖析。 。。用5V-50A高精度电池性能检测系统举行充电性能测试。 。。对注液后静置竣事的电池举行电压测试时,短路电池的电压为0，， ，，即为零电压电池。 。。对零电压电池举行充电测试。 。。在情形温度(25±3)℃下，， ，，接纳1A、2A和3A等差别电流充电,充电竣事后,视察电池电压的转变情形。 。。凭证电流从小到大、时间由短到上举行实验,充电时间划分设置为5s、10s、25s。 。。
1.3 自放电测试
接纳二次元测试仪举行极片毛刺剖析。 。。用交流内阻测试仪举行内阻和电压剖析。 。。用5V-50A高精度电池性能检测系统测试电性能。 。。用高温箱控制电池温度。 。。
2 效果与讨论
2.1 化成前电池电压比照
1A、2A充电历程中及阻止充电后的电池电压见图1。 。。从图1可知，， ，，零电压电池可近似看作内部保存毛刺短路。 。。该电池可遭受1min内2A以下电流的测试。 。。当充电电流为1A、2A时，， ，，由于内部保存毛刺导致的短路，， ，，电压抵达一个稳固值后不再转变； ；；； ；；当阻止充电后，， ，，电压快速恢复到0。 。。
继续增大充电电流,将充电电流改为3A，， ，，充电时间划分设置为5s、10s、25s，， ，，电池的充电测试曲线见图2。 。。
从图2可知，， ，，当充电电流抵达3A时，， ，，电池在5s和10s充电时间下，， ，，电压状态与1A、2A充电类似。 。。继续延伸充电时间，， ，，当充电时间凌驾10s后，， ，，电压缓慢上升； ；；； ；；当充电时间抵达20s后，， ，，电压快速上升，， ，，充电阻止后，， ，，电压缓慢下降，， ，，短时间内没有泛起之前的零电压征象。 。。由充电历程中电压转变的速率可知，， ，，此时，， ，，电池内部的毛刺已因充电爆发的热量爆发了热熔断。 。。毛刺熔断之前，， ，，在充电最先后的10~20s内，， ，，电压泛起一个缓慢上升的阶段。 。。20s后，， ，，毛刺熔断，， ，，此时电池电压泛起快速上升。 。。阻止充电后，， ，，电池电压缓慢降低。 。。毛刺熔断后，， ，，金属杂质仍然残留在电池内部，， ，，导致自放电快于正常电池。 。。对该电池举行正； ；；； ；；珊，， ，，测试自放电速率。 。。
实验选取的电池凭证1.3节化成工艺举行充放电，， ，，方法⑦竣事后，， ，，电池荷电状态(SOC)约为80%。 。。在常温下对电池举行自放电测试，， ，，并选取正常电池和同批包括杂质电池举行比照，， ，，测试数据见表1。 。。
从表1可知，， ，，毛刺导致的电池自放电征象确实保存，， ，，影响了电池的荷电坚持能力。 。。接纳充电电流剖析自放电异常的原因，， ，，可直观地反映出制造历程中极片毛刺的异常状态，， ，，说明在生产历程中应进一步增强工艺控制要求，， ，，实时维护刀具,包管电池的性能，， ，，镌汰清静隐患。 。。毛刺熔断后，， ，，极片内部仍保存金属杂质。 。。丈量电池分容后的自放电数据可知，， ，，正常电池常温下静置一个月后，， ，，电压降低约7mV，， ，，两个月后，， ，，电压降低约10mV，， ，，说明毛刺过大电池的自放电率大于正常电池。 。。连系化成前的电压和分容后的自放电数据剖析可知，， ，，毛刺过大，， ，，将导致电池荷电坚持性能泛起异常。 。。电池极片保存的毛刺不会完全消逝，， ，，将恒久影响电池的性能。 。。
3 结论
电池制造历程中，， ，，控制极片毛刺巨细是一项要害参数。 。。毛刺导致短路后，， ，，电池在注液后的电压为0。 。。对毛刺引发的短路电池举行小电流充电，， ，，会泛起电压恒定稳固的征象，， ，，当电流抵达毛刺熔断值后，， ，，电池内部保存金属杂质，， ，，会继续影响电池的自放电，， ，，自放电率大于正常电池。 。。该要领可以识别电池制造历程中毛刺引发的电池短路，， ，，从而指导在电池生产历程中，， ，，增强对分切、模切、卷绕装备举行排查，， ，，阻止大批量缺乏格电池的爆发。 。。
文章泉源：https://www.resheji.com/xingyezixun/jishuwenzhang/shichangyingyong/dianyuandianli/2024-03-16/2935.html