由于受到當(dāng)前鋰電池原材料、制造技術(shù)的限制,單體電池?zé)o法為電動(dòng)汽車提供足夠的能量,需要將鋰電池進(jìn)行串、并聯(lián)做成電池模組,再將模組組成pack進(jìn)行使用。將不等數(shù)目的鋰電池共同用于同一個(gè)pack時(shí),pack的使用壽命和性能則遠(yuǎn)不及單體電芯的使用壽命和性能。
這是因?yàn)殡姵氐脑牧?、制造工藝、設(shè)備的穩(wěn)定性、操作工的操作熟練程度不一等因素造成的。鋰電池的制造過程非常復(fù)雜,每一道操作工序的微小差別,累積起來(lái)會(huì)造成較大的成品電芯性能差異。
鋰電池性能不一致的弊端
電芯性能的差異主要體現(xiàn)在電芯容量、內(nèi)阻、電壓等方面。電芯成組之后在充電過程中,容量小的電芯會(huì)先充滿電,容量大的電芯還會(huì)繼續(xù)充電,這樣就造成容量小的電芯過充電。過充電的過程中,鋰離子會(huì)在石墨負(fù)極表面析出枝晶鋰,長(zhǎng)時(shí)間的過充電可能會(huì)導(dǎo)致金屬鋰由石墨表面縱向生長(zhǎng)刺穿隔膜,引起電芯短路甚至起火爆炸。
電芯模組在放電過程中,容量小的電芯會(huì)先放完電,但是其它電芯還未放完電,如果想要放出剩余電量,容量低的電芯勢(shì)必會(huì)造成過放電。放電深度對(duì)電芯的壽命有著關(guān)鍵性的影響,如果長(zhǎng)時(shí)間過放電則會(huì)影響到整個(gè)模組的使用壽命。同樣,在串并聯(lián)電路中,單體電芯內(nèi)阻的差異也會(huì)在充放電過程中體現(xiàn)出部分電池充電快、發(fā)熱量大、放電倍率不同等差異,最終造成電芯模組的容量衰減、壽命衰減。
影響鋰電池一致性因素之制漿
電芯性能不一致性的原因有很多,極片的制造絕對(duì)算是主要原因之一。制片工藝主要包括混料制漿、極片涂布、極片輥壓、極片分切、極片沖切等工序,可謂是影響電芯性能的關(guān)鍵工序?;炝现茲{是制片過程中第一道工序,鋰電工藝員認(rèn)為混料制漿效果對(duì)電芯的品質(zhì)影響程度大于30%。
鋰電漿料的一致性對(duì)后續(xù)的涂布、輥壓和極片的一致性有著重要影響,表征鋰電漿料性質(zhì)的因素主要有漿料流動(dòng)性(是否適合涂布)、漿料沉降性(沉降快慢、漿料穩(wěn)定時(shí)間)、漿料的均一性(粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑是否分散均勻)、粘度穩(wěn)定性(是否能在涂布完成之前保證漿料粘度穩(wěn)定)固含量(固含量影響的是涂布效率、生產(chǎn)成本以及極片的質(zhì)量)、漿料的粒度(刮板粒度儀測(cè)試,一般要求小于25μm,過大不利于漿料涂布,可能會(huì)造成刮箔,一般需要過濾處理)。
影響鋰電漿料一致性的因素主要有攪拌工藝、攪拌設(shè)備、原材料差異、環(huán)境控制、操作工人熟練程度。在這里先不講操作工人的熟練程度,這個(gè)可以通過培訓(xùn)、實(shí)操等提升,完成之后對(duì)漿料性質(zhì)沒有太大的波動(dòng)。以上提到的影響因素中,都是相互關(guān)聯(lián)的?;炝现茲{工藝因公司而異,目前主流攪拌工藝主要有兩種,一種是濕法攪拌工藝,一種是干法攪拌工藝。兩種工藝的區(qū)別見:無(wú)論采用哪種工藝體系,關(guān)鍵是把握該種工藝在制漿過程中的適應(yīng)性。
攪拌工藝的變量是攪拌速度(包括混料速度、分散速度)、攪拌時(shí)間(同樣對(duì)于各步驟時(shí)間)、漿料溫度控制、加料的順序等。攪拌工藝的變動(dòng)對(duì)漿料一致性肯定會(huì)產(chǎn)生差異,在攪拌工藝成熟不變的情況下,影響漿料一致性的原因可能來(lái)源于設(shè)備、原材料及環(huán)境控制。
目前各大鋰電池廠家采用的混料制漿設(shè)備主要是行星式混料機(jī),此外還有部分雙螺桿擠出機(jī)。根據(jù)相關(guān)政策,政府對(duì)鋰電廠的產(chǎn)品產(chǎn)能有一定的要求,需要采用大容積的攪拌機(jī)。然鵝,攪拌機(jī)的容積不能無(wú)限擴(kuò)大,擴(kuò)充產(chǎn)能只能通過增加攪拌機(jī)數(shù)量來(lái)解決。攪拌機(jī)數(shù)量增多,必然帶來(lái)設(shè)備的差異性。
攪拌機(jī)之間的差異性主要在于設(shè)備廠家(采購(gòu)批次不同)、攪拌容積、攪拌功率、攪拌速度等,即使在保證攪拌線速度一致的情況下,也難免有攪拌掉轉(zhuǎn)、空轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。攪拌軸及攪拌半徑的不同,在攪拌過程中與材料的接觸面積也不同,攪拌機(jī)對(duì)材料的輸出功自然不同,微觀上則表現(xiàn)為原材料顆粒間受到的剪切力不同。即,雖然看著攪拌線速度一致,但是攪拌效果不同,漿料分散程度略不同,表現(xiàn)出來(lái)則是漿料的分散性、細(xì)度和粘度的變化。
戶外儲(chǔ)能電源推薦
為了保證鋰電漿料的一致性,目前有的廠家會(huì)在不同攪拌機(jī)制漿完成之后,在同一個(gè)攪拌容器中進(jìn)行二次攪拌以提高漿料的一致性。雙螺桿擠出機(jī)原先是用于橡膠混煉的領(lǐng)域,近些年跨界進(jìn)入鋰電池漿料制漿領(lǐng)域,可謂是攪拌領(lǐng)域的一條鲇魚。雙螺桿擠出機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于漿料一致性好、出料連續(xù)性好,對(duì)于鋰電池的量產(chǎn)大大有利,但是為什么遲遲沒有打開鋰電池制漿市場(chǎng)呢?究其原因還是存在一些不足的,其劣勢(shì)先不表。
鋰電原材料的關(guān)鍵物理化學(xué)性質(zhì)主要有晶體結(jié)構(gòu)、晶相純度、晶體尺寸、顆粒形貌、表面積、陽(yáng)離子混排、鋰離子擴(kuò)散系數(shù)、充放電過程中的結(jié)構(gòu)變化等。其中,影響漿料一致性的主要有原材料的成分組成、表面pH值、結(jié)構(gòu)(包括導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等)、材料粒度、比表面積、振實(shí)密度、漿料原材料的配比組成等。在原材料配比、成分不變的情況下,主要考慮來(lái)料性質(zhì)的一致性,例如pH值波動(dòng)、吸水率、水分含量不同、粒度分布等,在來(lái)料性質(zhì)出現(xiàn)微小波動(dòng)的情況下要持續(xù)跟進(jìn),根據(jù)情況做出工藝調(diào)整。此外,還有混料制漿的環(huán)境控制,例如溫度、濕度等要保持均一性。
關(guān)于環(huán)宇源
東莞市環(huán)宇源科技有限公司成立于2009年,是一家致力于研發(fā)和生產(chǎn)鋰離子電池組和便攜式移動(dòng)電源的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè),并提供家用型儲(chǔ)能電源解決方案和OEM/ODM生產(chǎn)服務(wù)。我們擁有研發(fā)團(tuán)隊(duì)30余人,己獲得100多項(xiàng)外觀專利,發(fā)明專利,實(shí)用新型技術(shù)專利等。
環(huán)宇源生產(chǎn)工廠位于東莞黃江鎮(zhèn)環(huán)宇源科技園內(nèi),占地面積8000平米,建筑面積近2萬(wàn)平米,員工人數(shù)400余人。工廠已通過IS09001認(rèn)證和ISO14001認(rèn)證。工廠內(nèi)建立了完整的6S現(xiàn)場(chǎng)管理體系,QC團(tuán)隊(duì)約40人,從來(lái)料檢測(cè)到出貨檢驗(yàn)均有嚴(yán)格管控。目前公司產(chǎn)品出口到多個(gè)國(guó)家和地區(qū),產(chǎn)品通過UL,IEC,PSE, KC, CE, FCC等多種國(guó)際產(chǎn)品認(rèn)證,海外市場(chǎng)份額占公司營(yíng)收45%以上。
公司生產(chǎn)的便攜式儲(chǔ)能電源,可滿足戶外活動(dòng),自駕出行,搶險(xiǎn)救災(zāi),停電應(yīng)急等場(chǎng)景的用電需求。依托環(huán)宇源多年來(lái)的電池技術(shù)積累累,大力發(fā)展便攜式移動(dòng)儲(chǔ)能電源,我們有志于成長(zhǎng)為行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的儲(chǔ)能電源制造商。
點(diǎn)擊查看我們