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    如何提高鋰離子電池制造過程的一致性?

    鉅大LARGE  |  點擊量:1764次  |  2020年12月15日  

    如何提高鋰離子電池制造的一致性?


    我想你也了解,電池生產完成后,要組裝成模塊。然后將模塊單元組裝到PACKPACK中,PACKPACK連接到保護面板、電池充放電系統、電池管理系統和測試系統。電池組測試合格后即可使用。雖然在組裝成模塊,我們將根據過濾信息,如容量、電壓一步,試圖讓類似的組合性能指標一塊電池,確保電池的一致性,但在實際生產中,由于工藝不當,管理不好,有一個電池之間的一致性不好,經過長時間的說,后組電池容量差異逐漸顯現。還有一些電池,測試時電池性能指標是一致的,但在使用過程中暴露了電池性質的差異,也會影響整個電池組的容量衰減和安全性。


    我們不能消除分歧;我們的目標是最小化它們。從實際意義上講,減少電池制造過程中的變化,除了改善篩選條件外,就是提高工藝能力。今天,我們將討論如何提高工藝能力來提高電池的一致性。


    當然,為了提高鋰離子電池的一致性,我們要了解影響鋰離子電池一致性的因素。


    這里我重要從五個維度,在大多數情況下,在理論上可以實現,但很難實現在生產過程中,可能是現有設備技術水平是不夠的,管理不善,錯誤的操作可能導致的差異,和各種各樣的交錯復雜的原因,改善電池的一致性,還有很長一段艱難的路要走。


    一、容量一致性


    1芯重對容量的影響


    我曾經做過一個實驗,首先我要對線圈鐵芯的重量分布有一個大致的了解。選取200卷A、B,稱重(0.01g),得到分布。其次,驗證核心權重。步驟如下:


    (1)第二段x光后取200卷A、B;


    (2)稱400芯,按重量排列;


    (3)按重量稱量后關芯,用記號筆在蓋板上做記號,記錄芯的條形碼,使編號與芯的重量相匹配;


    (4)一起置于旋轉的卡車和托盤中,并流向容器;


    (5)收集和分析巖心重量和體積劃分數據。


    結論很明顯,核心圈重量,體積,然后我們核心繞組沉重的電池,拆除,記錄了涂層寬度、切削寬度、板對齊,查詢數據,如表面密度,發現即使是毫米寬度涂層,影響3%至5%的能力,所以,這是一塊重要提高涂層表面密度控制,根據設備精度決定,最好新增整流設備,AB臉程度的提升;激光分切寬度控制,必須定期校準。


    2.溫度變化對容量的影響


    讓我們從一組圖片開始。


    從圖中可以看出,溫度(體積)與體積的相關分析表明,決定系數較高,且相關性較大。然后你可能會問,隔斷房不是在一個房間里,有一個統一的中央空調,為何溫度不同。事實上,現在很多廠家在有限的區域條件下,為了擴大生產量力,采用多層分成能力,層間溫差,5℃以上,油的容量差。另外,為了提高效率,多采用堆垛機運輸電池,靠近堆垛機,溫度較低,容量較低。為了提高溫度的效果,我個人的想法是兩個方向。一是嚴格控制房間溫度,特別是控制電源的溫度,及時散熱,采用上下冷卻,循環;其次,不可防止的是,通過試驗,計算出各層之間的溫差系數,即容積乘以容積系數的方法。


    3.電解液注入量與容量的關系


    關于電解質對容量的影響,我們也做了相應的實驗:


    (1)第二節x光后取A、B兩卷65芯;


    (2)對130卷進行稱重,按重量排序;


    (3)篩選巖心重量,使所選巖心重量在一定范圍內,即所有巖心重量大致相等;


    (4)關閉選定的磁芯,并記錄磁芯的條碼;


    (5)收集電池在旋轉卡車和托盤中組裝過程中相應的電池注液數據,直至電池分離;


    (6)對注射量和容積劃分數據進行整合分析。


    經過測試,我們發現注入更多液體的電池會有更高的容量,這是一個很好的解釋。多一點的電解質有利于鋰離子的游動,有利于放電。但是現在公司使用的是高精度的注射泵,而且前后稱重,所以這一塊的一致性比較好。


    二是內阻一致性


    電池電阻分為歐姆電阻和極化電阻。交流阻抗法是生產線上常用的一種交流阻抗法,具有快速、方便、誤差小等優點。直流阻抗誤差小,但可能對電池造成損壞。


    1溫度對內阻的影響分析


    為了驗證溫度對內阻的影響,我們進行了以下實驗:


    (1)OCV3測試后,選擇150節電池;


    (2)室溫ocv3放置1片,溫控點23±2℃放置1片;


    (3)預留5天進行電壓和內阻測試;


    (4)收集分析電池ocv3及以上的數據和測試數據。


    經過測試,我們發現低溫電池具有更高的內阻,通過控制測試過程中體積劃分與環境的一致性,可以提高電池測試結果的一致性。


    2.焊接狀態對內阻的影響


    針對這一類,我們對大量高內阻電池進行了篩選和拆解,發現要么是蓋板焊接有問題,要么是極耳焊接不好。因此,有必要對耳廓焊接和激光焊接的質量進行優化。


    三個電壓一致性


    在大量的電池電壓測試,我們發現和容量較大,這不是的影響,重要是溫度、能力,但有一個要注意的原因,這是自放電K值,電池一邊在這個過程中,會發生自放電,自放電率和不一致,導致最終的電壓,自放電更多是由于自然等原因,灰塵襯里。


    四倍重量的一致性


    1卷鐵芯重量


    本文結合電池重量對容量的影響,對堆芯重量分布進行了研究,并進一步探討了堆芯重量差異出現的原因。結果表明,芯重的影響因素占到各組分的60%,提高了芯重對體積的影響。


    2電解液注入量


    結合電解液注入對容量的影響,篩選部分批次電池的注入量數據,分析注入量波動對注入量影響的貢獻率。


    3.蓋板和外殼重量


    (1)在第二段選擇1000個蓋板和1000個鋁殼;


    (2)分別稱重并記錄蓋板和鋁殼;


    (3)收集整理數據,得到蓋板和鋁殼的重量分布,分析是否對電池重量影響較大。


    極板重量影響約60%,電解液影響約10%,蓋板偏差±0.5g,鋁殼偏差±0.3g。測量誤差也在10%左右。除了提高堆芯重量和校準儀器外,還要加強對供應材料的控制。


    Five-thickness一致性


    我們首先了解電池厚度的變化趨勢,并進行以下測試:


    1.電池架厚度分布趨勢


    (1)選擇一盤體積劃分結束后的最新一批電池,置于ocv3處;


    (2)記錄相應的條碼并進行2個月的日常厚度測量;


    (3)將電池的相應數據(容量、電壓、內阻)與測厚數據相結合分析,得到電池厚度的分布和趨勢。


    我們觀察到一個奇怪的現象,厚度隨時間新增。后來我們新增了觀測時間,發現后期厚度趨于穩定。這重要與材料的物理和化學性質有關。并且要注意測試環境的溫度和時間。


    2鋁殼厚度分布


    僅對鋁殼,我們進行了測量,鋁殼的偏差控制,對電池的厚度影響不大。


    (1)第二節選取1000枚鋁殼;


    (2)測量并記錄鋁殼厚度;


    (3)得到鋁殼的厚度分布。


    3.厚度計精度及測量誤差分析


    我們驗證了測量設備的準確性,發現兩種方法都存在一定的測量誤差,夾板式要控制壓力,激光式要清潔表面。因此,這幅作品可以運用這兩種方式的結合,來取一個最合適的值。


    我從五個方面闡述了影響電池制造過程一致性的因素以及如何改進。我希望他們能幫助你。


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