软包锂电池胀气的原因及解决方案(电池电解液导致含量超标)

聚合物锂离子电池芯采用的是铝塑複合膜的包装技术,当电池芯内部由于异常化学反应的发生而产生气体时,Pocket会被充起,电池芯鼓胀(有轻微鼓胀和严重鼓胀两种情况),且不论外观如何,电池芯的使用性能会发生严重的失效,导致电池芯不能使用。
胀气会发生在生产过程中也会在客户甚至最终用户手中。

这里简要介绍工序异常产生气体的原因:

1.封装不良。
Top sealing、Side sealing和Degassing三边封装不良,任何一边封装不良都会导致电池芯,表现以Top sealing 和Degassing居多,Top sealing主要是Tab位密封不良,Degassing主要是分层(包括受电解液和凝胶影响导致PP与Al脱离)。
封装不良引起空气中水分进入电池芯内部,引起电解液分解产生气体等。

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2.Pocket表面破损,电池芯在流拉过程中,受到异常损坏或人为破环导致Pocket破损(如针孔)而使水分进入电池芯内部。

3.角位破损,由于折边角位铝的特殊变形,气袋晃动会扭曲角位导致Al破损(电池芯越大,气袋越大,越易破损),失去对水的阻隔作用。
可以在角位加皱纹胶或热熔胶缓解。
并且在顶封后的各工序禁止拿气袋移动电池芯,更要注意操作方式防止老化板上电芯池的摆动。

4.电池芯内部水含量超标,前面我们已经介绍过对电池芯内水含量有一定的要求,一旦水含量超标,电解液会失效在化成或Degassing后产生气体。
造成电池内部水含量超标的原因主要有:电解液水含量超标,Baking后裸电芯水含量超标,乾燥房湿度超标。
若怀疑水含量超标导致胀气,可进行工序的追溯检查。

5.化成流程异常,错误的化成流程会导致电池芯发生胀气。

6.SEI膜不稳定,电池芯在容量测试充放电过程中发射功能轻微胀气。

7.过充、过放,由于流程或机器或保护板的异常,使电池芯被过充或过度放电,电池芯会发生严重鼓气。

8.短路,由于操作失误导致带电电芯两Tab接触发生短路,电池芯会发生鼓气同时电压迅速下降,Tab会被烧黑。

9.内部短路,电池芯内部阴阳极短路导致电芯迅速放电发热同时严重鼓气。
内部短路的原因有很多种:设计问题;隔离膜收缩、捲曲、破损;Bi-cell错位;毛刺刺穿隔离膜;夹具压力过大;烫边机过度挤压等。
例如曾经由于宽度不足,烫边机过度挤压电芯实体导致阴阳极短路胀气。

10.腐蚀,电池芯发生腐蚀,铝层被反应消耗,失去对水的阻隔作用,发生胀气。

11.真空抽气异常,系统或机器的原因导致真空度异常Degassing抽气不彻底;Vacuum Sealing的热辐射区过大,导致Degassing抽气刺刀不能有效地刺破Pocket袋而导致抽气不乾淨。

要严格控制制造工艺过程参数,保证封装可靠性,防止电池内部水分过量引起的胀气,控制方法如下:

(1)电芯卷绕完成后干燥充分,防止膜片中水分含量超标;

(2)严格控制真空烘烤后电芯到注液时间及干燥房湿度;

(3)保证注液手套箱密封性;

(4)控制电解液中水分和游离酸含量;

(5)规范电解液存储环境及密封条件,防止电解液在使用及存放过程中进入过量水分;

(6)采用闭口加压化成或者外置气囊化成后抽真空封口排气;

(7)采用多步化成和高温搁置工艺,保证产气完全;

(8)提高封装可靠性。

来源:锂电联盟会长

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