Fremdkörperkontrolle am Produktionsstandort für Lithium-Ionen-Batterien

Es gibt zwei grundlegende Prozesse eines internen Kurzschlusses der Batterie, der durch metallische Fremdkörper verursacht wird, wie in Abbildung 1 dargestellt. Im ersten Fall durchdringen große Metallpartikel direkt die Membran und verursachen einen Kurzschluss zwischen der positiven und negativen Elektrode, d. h. a physikalischer Kurzschluss.

Im zweiten Fall, wenn der metallische Fremdstoff mit der positiven Elektrode vermischt wird, steigt das Potenzial der positiven Elektrode nach dem Laden an, der metallische Fremdstoff löst sich bei hohem Potenzial auf, diffundiert durch den Elektrolyten und dann löst sich das Metall mit niedrigem Potenzial im negativen auf Die Elektrode wird auf der Oberfläche der negativen Elektrode abgeschieden, durchdringt schließlich das Diaphragma und bildet einen Kurzschluss, d. h. einen Kurzschluss der chemischen Lösung. Zu den häufigsten Metallverunreinigungen in Batteriefabriken gehören Eisen, Kupfer, Zink, Aluminium, Zinn, Edelstahl usw.

Am Batterieproduktionsstandort vermischen sich die Batterieprodukte leicht mit Fremdstoffen, einschließlich Elektrodenschlamm, der mit Metallverunreinigungen vermischt ist; Schneidgrate oder Metallspäne, die beim Stangenschneiden entstehen; Beim Abtrennen des Elektrodenstücks beim Wickelprozess werden Grate oder metallische Fremdkörperpartikel in den Eisenkern eingemischt. Beim Schweißen von Öse und Gehäuse entstehen Metallspäne usw., wie in der Abbildung dargestellt. 3 und 4.

Was den Kontrollstandard für metallische Fremdkörper und Grate betrifft, beträgt die Gratgröße im Allgemeinen weniger als die Hälfte der Membrandicke, einige Hersteller haben jedoch strengere Kontrollanforderungen und der Grat überschreitet nicht die Beschichtung.

Während des Tests wird die Batterie durch einen Spannungstest vor der Einspritzung auf interne Kurzschlussfehler getestet. Röntgen entdeckte Fremdkörper in Zellen. Alterungsprozess durch Batteriespannungsabfall δ V Überprüfen Sie die nicht qualifizierten Produkte.

Erkennung von metallischen Fremdkörpern durch Spannungsfestigkeitsprüfung

Bei der Isolationsspannungsprüfung wird im Allgemeinen ein Sicherheitsmessgerät verwendet. Während des Batterie-Heißpresstests legt das Instrument für einen bestimmten Zeitraum eine Spannung an die Batterie an und prüft dann, ob der Strom innerhalb des angegebenen Bereichs gehalten wird, um festzustellen, ob innerhalb der positiven und negativen Elektroden der Batterie ein Kurzschluss vorliegt Batterie. Im Allgemeinen ist die angelegte Spannung in Abbildung 5 dargestellt:

① Erhöhen Sie die Spannung an der Batterie innerhalb einer bestimmten Zeit T1 von 0 auf U.

② Die Spannung U bleibt eine Zeit lang auf T2.

③ Schalten Sie nach dem Test die Testspannung ab und entladen Sie die Streukapazität der Batterie.

Während des Tests liegen die Anodenplatten nur 15 bis 30 Mikrometer nahe beieinander. Im Inneren der blanken Batterie kann sich eine gewisse Kapazität (Streukapazität) bilden. Aufgrund der Kapazität muss die Prüfspannung bei „Null“ beginnen und langsam ansteigen. Um einen zu hohen Ladestrom zu vermeiden, steigt dieser umso langsamer an, je größer die erforderliche Kapazität ist. Je länger die t1-Zeit ist, desto niedriger kann die Spannung erhöht werden.

Wenn der Ladestrom zu groß ist, führt dies unweigerlich zu einer Fehleinschätzung des Testers und damit zu falschen Testergebnissen. Sobald die Streukapazität der getesteten Batterie vollständig aufgeladen ist, bleibt nur noch der tatsächliche Leckstrom übrig. Da bei der Gleichspannungsprüfung die getestete Batterie geladen wird, stellen Sie bitte sicher, dass die Batterie nach der Prüfung entladen ist.

Die Membran hat eine bestimmte Spannungsfestigkeit. Wenn die Lastspannung zu hoch ist, wird die Membran definitiv kaputt gehen und ein Leckstrom entstehen. Daher sollte zunächst die Aderisolationsprüfspannung niedriger sein als die Durchbruchspannung. Wie in Abbildung 6 dargestellt, liegt der Leckstrom unter der Prüfspannung unter dem angegebenen Wert, wenn sich zwischen den positiven und negativen Elektroden keine Fremdkörper befinden, und die Batterie wird als qualifiziert beurteilt.

Wenn sich zwischen den positiven und negativen Elektroden Fremdkörper einer bestimmten Größe befinden, wird die Membran zusammengedrückt, der Abstand zwischen den positiven und negativen Elektroden verringert sich und die Durchbruchspannung zwischen den positiven und negativen Elektroden sinkt. Bei gleichzeitigem Anlegen der gleichen Spannung kann der Leckstrom den eingestellten Alarmwert überschreiten. Durch die Einstellung von Parametern wie der Prüfspannung können Sie die Größe von Fremdkörpern in der Batterie statistisch analysieren und beurteilen. Anschließend können Sie entsprechend der tatsächlichen Produktionssituation und den Qualitätsanforderungen Testparameter festlegen und Standards für die Qualitätsbeurteilung formulieren.

Probengröße der Fremdkörper und Spannungsfestigkeitstest (angenommener Wert)

Zu den Hauptparametern im Test gehören die langsame Spannungsanstiegszeit T1, die Spannungshaltezeit T2, die Lastspannung U und der Alarmableitstrom. Wie oben erwähnt, hängen T1 und U mit der Streukapazität der Batterie zusammen. Je größer die Kapazität ist, desto länger ist die langsame Anstiegszeit T1 erforderlich und desto geringer ist die Lastspannung U. Darüber hinaus hängt U auch mit der Druckfestigkeit der Membran selbst zusammen. Befinden sich Fremdkörper in der Testeinheit, führt dies zu einem internen Kurzschluss und die Membran wird beschädigt, wie in Abbildung 7 dargestellt.

Daher ist die Prüfung der Isolationsfestigkeit von Lithiumbatterien ein wichtiger Bestandteil der Produktprozessinspektion, mit der unqualifizierte Produkte erkannt und der Sicherheitsfaktor der endgültigen Batterieprodukte verbessert werden können. Der eigentliche Test muss viele Faktoren berücksichtigen, wie z. B. Parametereinstellungen und Beurteilungskriterien.