Analysebenadering voor het probleem van lage capaciteit van batterijcellen

Het bepalen van een lage batterijcapaciteit (lage capaciteit) voor batterijcellen is gebaseerd op een eenvoudige vergelijking tussen de capaciteit na de vorming (na het opladen/ontladen) en de ontworpen capaciteitswaarde. Als de gemeten capaciteit na het vormingsproces lager is dan de ontworpen waarde, moet de eerste reactie zijn om te bevestigen of er fouten zijn in de instellingen van het vormingsproces (zoals ontlaadstroom, laadtijd, uitschakelspanning en vormingstemperatuur). Als de instellingen van de vormingsstap correct zijn, is het noodzakelijk om het testpunt te wijzigen en het vormingsproces op de batterijcel opnieuw uit te voeren om te controleren of er problemen zijn met de vormingsapparatuur of -kanalen. Ervan uitgaande dat er geen afwijkingen worden gevonden in de vormingsgegevens na het wijzigen van de apparatuur, is de oorspronkelijke apparatuur waarschijnlijk problematisch. Als de hertest nog steeds een lage capaciteit aangeeft, kan worden bevestigd dat het probleem met de lage capaciteit daadwerkelijk bestaat.

Nadat het bestaan van een lage capaciteit is bevestigd, is het noodzakelijk om de frequentie en ernst van de lage capaciteitsgebeurtenissen verder te bepalen om de werkelijke situatie van lage capaciteit vanuit een algemeen perspectief te begrijpen. Dit vereist een meer systematische aanpak. Voordat een systematische analyse wordt uitgevoerd, is het raadzaam om eerst de opgeladen batterijcellen met lage capaciteit te demonteren om de interface te inspecteren. Als er geen problemen worden gevonden, is dit waarschijnlijk te wijten aan een onvoldoende positief elektrodecoatinggewicht of een ontoereikende ontwerpmarge. Als er interfaceproblemen zijn, kan dit te wijten zijn aan andere problemen in het productieproces of ontwerp. Vervolgens zullen we de oorzaken van lage capaciteit onderzoeken, zowel aan de ontwerpkant als aan de productiekant.

I. Ontwerp Einde

1. Compatibiliteit van het materiaalsysteem: Met name de compatibiliteit tussen de negatieve elektrode en de elektrolyt heeft een aanzienlijke invloed op de capaciteit van de batterijcel. Als bij nieuw geïntroduceerde negatieve elektroden of elektrolyten herhaalde tests aantonen dat elke batterijcel lithiumplating en een lage capaciteit heeft, is de kans groot dat het materiaal niet bij elkaar past. Redenen voor deze mismatch kunnen zijn: - Onvoldoende dichtheid, dikte of instabiliteit van de SEI-film (Solid Electrolyte Interphase) die tijdens de vorming wordt gevormd; - Mogelijke delaminatie van de grafietlaag door PC (propyleencarbonaat) in de elektrolyt; - Een te hoge ontworpen oppervlaktedichtheid of verdichtingsdichtheid, waardoor de batterijcel zich niet kan aanpassen aan snel laden en ontladen.
3. Onvoldoende elektrolytinjectie en lage elektrolytretentiecoëfficiënt: Wanneer de elektrolytinjectiehoeveelheid laag is, zal de bijbehorende elektrolytretentiehoeveelheid ook afnemen. Wanneer de elektrolytretentiehoeveelheid van de batterijcel onvoldoende is, wordt het insertie-/extractie-effect van lithiumionen bij de positieve en negatieve elektroden beïnvloed, wat leidt tot een lage capaciteit. Wanneer de elektrolytretentiehoeveelheid van de batterijcel onvoldoende is, zullen de positieve en negatieve elektrodeplaten relatief droog zijn en zal zich een dunne laag lithiumplating vormen op de negatieve elektrode, wat kan worden beschouwd als een factor die een lage capaciteit veroorzaakt door slechte elektrolytretentie.

II. Proces Productie Einde

1. Naleving van de procesparameters voor de oppervlaktedichtheid van de coating: Een te lichte coating van de positieve of negatieve elektrode kan direct leiden tot een lage capaciteit van de batterijcel. Wanneer de coating van de positieve elektrode te licht is, zullen er geen afwijkingen optreden in de volledig geladen celinterface. Op dit punt is het noodzakelijk om het probleem te bepalen door het positieve elektrodeblad te bakken en het gewicht ervan te meten. Als het gemeten gewicht lager is dan de beoogde waarde, geeft dit aan dat de oppervlaktedichtheid van de coating lager is dan de ingestelde waarde. Bovendien kan een ongelijkmatige coating op de positieve of negatieve elektrode (met name op de negatieve elektrode) ook een lage capaciteit veroorzaken. Hoewel een zwaardere coating van de positieve elektrode de gravimetrische capaciteit kan verminderen, neemt de totale capaciteit mogelijk niet af en kan deze zelfs licht toenemen.
2. Onderzoek naar overmatige persing tijdens het walsen: Overmatige persing tijdens het walsen kan de materiaalstructuur beschadigen en daarmee de capaciteitsprestaties beïnvloeden. Het meest directe symptoom van overmatige persing is een glanzend uiterlijk van de elektrodeplaat. Overmatige persing van de positieve elektrode kan ertoe leiden dat de actieve materiaaldeeltjes met beschadigde structuren geen lithiumionen meer goed kunnen opnemen/verwijderen, wat leidt tot capaciteitsverlies. Overmatige persing van de negatieve elektrode kan ervoor zorgen dat deze geen lithiumionen meer van de positieve elektrode kan opnemen, wat leidt tot oppervlaktelithiumplating en capaciteitsverlies.
3. Naleving van diverse tolerantie-eisen tijdens de assemblage: Problemen zoals een slechte uitlijning van de elektrode, rimpels in de separator, enz. tijdens de assemblage van de batterij kunnen interne kortsluiting of verhoogde lokale weerstand veroorzaken, wat het laden/ontladen van de batterij beïnvloedt en resulteert in een verminderde capaciteit. Rimpels in de celseparator van de cel kunnen ook leiden tot onvoldoende lithiuminvoeging/-extractie op de negatieve elektrode, wat de celcapaciteit beïnvloedt.
4. Abnormaal watergehalte: Een te hoog watergehalte kan ook leiden tot een lage capaciteit. Wanneer het watergehalte van de elektrodeplaat de norm overschrijdt vóór de elektrolytinjectie, het dauwpunt van het dashboardkastje niet wordt gekwalificeerd, het watergehalte van de elektrolyt de norm overschrijdt of wanneer water wordt toegevoegd tijdens het ontgassen of de secundaire afdichting, kan de batterijcel een lage capaciteit ervaren.
5. Normale luchtvochtigheid en temperatuur tijdens de celproductie: Onjuiste controle van de luchtvochtigheid en temperatuur is cruciaal voor de prestaties van de batterij. Een hoge luchtvochtigheid kan waterontledingsreacties in de batterij veroorzaken, waardoor elektrodematerialen en elektrolyten beschadigd raken; een lage temperatuur kan de diffusie van lithiumionen vertragen, wat leidt tot een verminderde batterijcapaciteit.
6. Andere factoren:
   Batterijgerelateerde problemen: Metalen vreemde voorwerpen of magnetische stoffen in het batterijproductieproces kunnen de zelfontlading verhogen. Dergelijke batterijcellen kunnen na de productie een lage capaciteit vertonen.
   Opslagtijd en -omstandigheden: Lange opslagtijd of onjuiste opslagomstandigheden, zoals hoge temperaturen en vochtigheid, kunnen leiden tot veroudering van het elektrodemateriaal en degradatie van de elektrolyt, wat leidt tot een verminderde batterijcapaciteit.

Wanneer u bovenstaande stappen stap voor stap volgt, kunt u doorgaans de oorzaak van de lage capaciteit achterhalen.