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锂电池卷绕电芯内部缺陷图谱

时间:2020-12-07 10:52来源:锂想生活 作者:堃博士
点击: 次
 
       卷绕是锂离子电池制造过程中的关键工艺，它将正，负极极片和隔膜组装在一起，如果出现不良品，整个卷芯包括的正负极极片和隔膜都浪费了，良品率对电池制造成本影响比较大，而且影响电池性能和安全性。
 
       一般地，常见卷芯内部缺陷图谱如下图所示，每张图谱里面都包含正极极片、隔膜和负极极片。
图1  卷芯内部缺陷图谱
 
       其中，第一排（a）是正常图谱，内部没有缺陷。
 
       第二排（b）三张照片出现极片弯曲变形的情况，这种情况可能是卷绕工艺中张力没有控制好，极片弯折。这种缺陷会导致电池极片在充放电反复膨胀与收缩时出现大量褶皱，限制容量发挥，可能出现析锂等问题。
 
       第三排（c）的缺陷是隔膜上存在金属异物，金属异物可能是极片制备或转运过程引入的，比如极片辊压、裁切等工艺。也可能卷绕工艺极片切断产生的箔材碎屑。金属异物会导致电池内部微短路，自放电严重，并存在安全隐患。一般检出方法主要包括电芯绝缘耐电压测试，高温老化监测自放电k值判定不合格品。
 
       第四排（d）的问题主要是涂层不均匀，包括两面厚度不同的阴阳面，单侧没有涂层等。这个缺陷主要是涂布工艺产生的，或者极片制备工艺中出现的涂层脱落。一般极片辊压，分切工艺都会设置CCD检测，缺陷极片做好标记，在卷绕工艺裁切剔除不良品。但是，无法100%保证剔除不良品。如果出现这种情况电池容量损失，而且出现正负极容量不匹配导致析锂等问题。
 
       第五排（e）的缺陷是内部存在粉尘等非金属异物，这种情况危害虽然没有金属异物严重，但是也会影响电池性能，尺寸比较大时也可能导致隔膜破解，正负极微短路的情况。
 
       以上图谱获取的方法如下：将整个卷芯埋入A、B胶环氧树脂中，固化保持卷芯内部结构特征。切割截面，并用砂纸打磨，抛光制作样品，采用扫描电镜观察。获取大量照片，从中找出了这些缺陷图谱。
图2  卷芯微结构观察过程
 
       另外，卷绕电芯在拐角处还可能出现极片断裂的情况，如图3所示。极片太脆，厚度较大特别容易出现断裂情况。

 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 锂电池 卷绕电芯内部缺陷
作者：堃博士 ，如若转载，请注明出处：http://www.cbcu.com.cn/shushuo/jishu/2020120734911.html
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