リチウムイオン電池生産現場の異物管理

金属異物による電池の内部短絡は、図1に示すように基本的に2つのプロセスが考えられます。1つ目は、大きな金属粒子が直接隔膜に突き刺さり、正極と負極が短絡してしまうものです。物理的な短絡。

2つ目のケースでは、正極に金属異物が混入すると、充電後に正極電位が上昇し、高電位で金属異物が溶解し、電解液中を拡散し、その後、低電位の金属が負極に溶解します。負極表面に電極が析出し、最終的に隔膜を突き破って短絡、つまり薬液のショートを形成します。電池工場で最も一般的な金属不純物には、鉄、銅、亜鉛、アルミニウム、錫、ステンレス鋼などが含まれます。

電池の製造現場では、電池製品には金属不純物が混入した電極スラリーなどの異物が混入しやすく、ポール切断時に発生する切断バリや金属片。巻回工程において電極片を切断すると、鉄心にバリや金属異物が混入する。ラグとシェルを溶接すると図のように金属片等が発生します。 3と4。

金属異物・バリの管理基準は、一般的にはバリの大きさがダイヤフラム厚さの半分以下とされていますが、メーカーによってはより厳しい管理が求められており、バリがコーティングを超えない範囲となります。

テストでは、注入前の電圧テストを通じてバッテリーの内部短絡不適合製品がテストされます。 X線により細胞内の異物が検出されました。バッテリーの電圧降下による経年劣化 δ V 不適合品を検査してください。

耐電圧試験による金属異物の検出

絶縁耐圧試験は、一般にセーフティメータを使用します。電池ホットプレス試験では、電池に一定時間電圧を印加し、電流が規定範囲内に保たれているかどうかを確認することで、電池のプラス極とマイナス極の内部でショートが発生していないかを判定します。バッテリー。一般に、印加電圧は図 5 に示されています。

① 一定時間 T1 以内にバッテリーの電圧を 0 から U まで上昇させます。

② 電圧 U は一定時間 T2 のままになります。

③ 試験後は試験電圧を遮断し、電池の浮遊容量を放電してください。

テスト中、アノードプレートは互いに接近しており、その距離はわずか 15 ～ 30 ミクロンです。裸の電池内部には、一定の静電容量（浮遊容量）が形成されることがあります。静電容量のため、テスト電圧は「ゼロ」から開始し、ゆっくりと上昇する必要があります。過剰な充電電流を避けるために、必要な静電容量が大きくなるほど、その立ち上がりが遅くなります。 t1時間が長いほど、より低い電圧を上昇させることができます。

充電電流が大きすぎると、試験者の判断を誤ることが避けられず、誤った試験結果が得られます。テストされたバッテリーの浮遊容量が完全に充電されると、実際の漏れ電流のみが残ります。 DC 電圧テストではテスト対象のバッテリーが充電されるため、テスト後は必ずバッテリーが放電されていることを確認してください。

ダイヤフラムには一定の電圧強度があります。負荷電圧が高すぎると、ダイアフラムが確実に破損し、漏れ電流が発生します。したがって、まず第一に、コア絶縁試験電圧は破壊電圧よりも低い必要があります。図6に示すように、正極と負極の間に異物がない場合、試験電圧下での漏れ電流が規定値未満であり、合格と判定されます。

正負極間にある程度の大きさの異物があると、隔膜が圧迫され、正負極間距離が短くなり、正負極間の耐電圧が低下します。同時に同じ電圧を印加すると、漏れ電流が警報設定値を超える場合があります。試験電圧などのパラメータを設定することで、電池内の異物の大きさを統計的に分析・判定することができます。次に、実際の生産状況と品質要件に応じて、テストパラメータを設定し、品質判定基準を策定します。

サンプル異物サイズと耐電圧試験（想定値）

テストの主なパラメータには、低速電圧上昇時間 T1、電圧保持時間 T2、負荷電圧 U、アラーム漏れ電流が含まれます。上で述べたように、T1 と U はバッテリーの浮遊容量に関係します。静電容量が大きいほど、長い立ち上がり時間 T1 が必要となり、負荷電圧 U は低くなります。さらに、U はダイヤフラム自体の圧縮強度にも関係します。テストユニット内に異物があると、図7に示すように内部ショートが発生し、ダイアフラムが破損する可能性があります。

したがって、リチウム電池の絶縁耐電圧試験は製品工程検査の重要な部分であり、不合格品を検出し、最終電池製品の安全率を向上させることができます。実際のテストではパラメータの設定や判定基準など多くの要素を考慮する必要があります。