鋰離子電池工藝缺陷導(dǎo)致的熱失控案例簡析
時間:2019-11-26 11:15 來源:未知 作者:qingting
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——蜻蜓智能&中澤智能
鋰離子電池作為一種新型能源的典型代表，廣泛應(yīng)用于3C數(shù)碼產(chǎn)品、電動汽車等領(lǐng)域，但隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，電池?zé)崾Э匕咐l(fā)頻繁，安全問題引起了廣泛的重視。截止目前，國內(nèi)消費類電池行業(yè)和電動汽車行業(yè)發(fā)生了幾十起燃燒事故，其中不乏明星產(chǎn)品，對人民的財產(chǎn)安全造成了極大的損失。本文將舉例幾種導(dǎo)致電池?zé)崾Э氐匿囯x子電池工藝缺陷，并對相關(guān)工藝 缺陷提供改進(jìn)性建議。（一）焊接缺陷
18650電池是較早期市場化的一種鋰電池產(chǎn)品，其出貨量大，生產(chǎn)工藝也比較為成熟，廣泛應(yīng)用于平衡車、POS機(jī)等產(chǎn)品中。由于成本等其他原因，大部分廠家都采用單極耳工藝，因此整個電芯的電流都通過一個極耳，極耳處焊接不良，會導(dǎo)致內(nèi)阻增大使得電池內(nèi)部局部產(chǎn)熱量劇增，進(jìn)而引發(fā)熱失控，但其極耳焊接處焊點深度不一，有些地方呈現(xiàn)虛焊，與極耳對應(yīng)的隔膜處陶瓷涂層已經(jīng)局部脫落，里面的基膜出現(xiàn)閉孔，該電池若繼續(xù)使用下去易出現(xiàn)熱失控。
圖1.電池極耳焊接處
a)焊接處外觀圖; b)焊點外觀圖; c)發(fā)黃隔膜SEM圖
a)焊接處外觀圖; b)焊點外觀圖; c)發(fā)黃隔膜SEM圖
(二）極片缺陷
不同于18650電池圓形結(jié)構(gòu)，軟包電池為方形，通常也是卷繞結(jié)構(gòu)，隔膜位于正負(fù)極極片中間，可以防止正負(fù)極極片直接接觸。如圖2所示，失效品內(nèi)部負(fù)極極片存在破損，破損的銅箔邊緣凹凸不平，可能刺穿隔膜導(dǎo)致內(nèi)短路，同時極片表面有燒毀痕跡，說明此處有內(nèi)短路，但程度不劇烈，短路電流不大，未能瞬間溶化銅箔，在后續(xù)充放電使用中，熱量繼續(xù)累積，導(dǎo)致電池失效。
不同于18650電池圓形結(jié)構(gòu)，軟包電池為方形，通常也是卷繞結(jié)構(gòu)，隔膜位于正負(fù)極極片中間，可以防止正負(fù)極極片直接接觸。如圖2所示，失效品內(nèi)部負(fù)極極片存在破損，破損的銅箔邊緣凹凸不平，可能刺穿隔膜導(dǎo)致內(nèi)短路，同時極片表面有燒毀痕跡，說明此處有內(nèi)短路，但程度不劇烈，短路電流不大，未能瞬間溶化銅箔，在后續(xù)充放電使用中，熱量繼續(xù)累積，導(dǎo)致電池失效。
圖2.軟包電池失效照片
a)失效極片破損處外觀; b)失效品禁片破損處SEM圖
不同類型的鋰離子電池，其工藝缺陷差別較大，改進(jìn)措施也是千差萬別。針對18650電池 的焊接缺陷，除了定期檢查焊接頭是否存在磨損等現(xiàn)象，還可以等電池出貨后對其進(jìn)行直流內(nèi)阻測試，當(dāng)然，這會增加生產(chǎn)成本；針對軟包電池的極片缺陷，可以采用的方法就是在產(chǎn)線上測量裸電芯Hi-pot值，出貨時監(jiān)測K值。從宏觀整體來說，熱失控依舊是小概率時間，我們要科學(xué)正確的認(rèn)識失控，并掌握應(yīng)對方法，不要再聞“火”色變啦！a)失效極片破損處外觀; b)失效品禁片破損處SEM圖
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