01. Os danos da umidade às baterias de lítio
1. Inchaço e vazamento da bateria
Se o teor de água das baterias de íon de lítio for muito alto, ele reagirá quimicamente com o sal de lítio no eletrólito e gerará HF:
H2O + LiPF6 → POF3 + LiF + 2HF
O ácido fluorídrico (HF) é um ácido altamente corrosivo que é muito destrutivo para o desempenho da bateria:
O HF irá corroer as peças metálicas dentro da bateria, o invólucro da bateria e a vedação, o que eventualmente fará com que a bateria quebre e vaze.
O HF danifica a membrana SEI (Interface Eletrólito Sólido) dentro da bateria, reagindo com os principais componentes da membrana SEI:
ROCO2Li + HF → ROCO2H + LiF
Li2CO3 + 2HF → H2CO3 + 2LiF
Finalmente, a precipitação de LiF é gerada dentro da bateria, de modo que os íons de lítio na placa negativa da bateria reação química irreversível, o consumo de íons de lítio ativos, a energia da bateria é reduzida.
Quando a água for suficiente, o gás produzido será maior e a pressão dentro da bateria aumentará, o que fará com que a bateria fique estressada e deformada, e haverá perigos como protuberância e vazamento da bateria.
A situação de protuberância da bateria e tampa do porta-malas encontrada no uso de telefones celulares ou produtos eletrônicos digitais no mercado é causada principalmente pela alta umidade interna e protuberância na produção de gás das baterias de lítio.
2. A resistência interna da bateria aumenta
A resistência interna da bateria é um dos parâmetros de desempenho mais importantes da bateria, e é o principal sinal para medir a dificuldade de transmissão de íons e elétrons dentro da bateria, o que afeta diretamente o ciclo de vida e o estado operacional da bateria. Quanto menor for a resistência interna, menor será a tensão ocupada pela bateria durante a descarga e maior será a produção de energia.
Quando o teor de água aumenta, ocorrerá precipitação de POF3 e LiF na superfície do filme SEI (Interface Sólido-Eletrólito) da bateria, danificando a densidade e uniformidade do filme SEI, resultando em um aumento gradual na resistência interna da bateria e uma diminuição contínua na capacidade de descarga da bateria.
3. Ciclo de vida reduzido
O teor de água é muito grande, destruiu o filme SEI da bateria, a resistência interna aumentou gradualmente, a capacidade de descarga da bateria está ficando cada vez menor, cada vez que a bateria está totalmente carregada após o uso da bateria também está ficando cada vez mais curta, o a bateria pode ser usada normalmente para carregar, o número de descargas (ciclo) diminuirá naturalmente, o tempo de uso (vida útil) da bateria será reduzido.
02. A fonte de água na produção de baterias de lítio
No processo de fabricação de baterias de lítio, a fonte de água pode ser dividida nos seguintes aspectos:
1. A água trazida pelas matérias-primas
1.1 materiais de eletrodo positivos e negativos: as substâncias ativas positivas e negativas são mícrons e nanopartículas, que podem absorver facilmente a água do ar; Em particular, materiais catódicos ternários ou binários com alto teor de Ni (níquel) têm grande área superficial específica e a superfície do material é fácil de absorver água e reagir. Após o revestimento, se a umidade do ambiente de armazenamento for grande, o revestimento da superfície do filme polar também absorverá rapidamente a umidade do ar.
1.2 Eletrólito: o componente solvente do eletrólito reagirá quimicamente com as moléculas de água; O sal soluto de lítio no eletrólito também é fácil de absorver água e sofrer reações químicas; Então haverá uma certa quantidade de água na eletrólise; Se o tempo de armazenamento do eletrólito for muito longo ou a temperatura do ambiente de armazenamento for muito alta, o teor de água no eletrólito aumentará.
1.3 Separador: O separador é um filme plástico poroso (material PP/PE), e sua absorção de água também é muito grande.
2. Água adicionada à polpação do eletrodo
A polpação negativa adicionará água para misturar com as matérias-primas e depois revestir, de modo que a própria folha negativa seja água. No processo de revestimento subsequente, embora haja aquecimento e secagem, ainda existe uma parte considerável de água adsorvida no interior do revestimento da folha do eletrodo.
3. Umidade do ambiente da oficina
3.1 Umidade no ar na oficina A umidade no ar é geralmente medida pela umidade relativa. A umidade relativa varia muito em diferentes estações e climas. A umidade do ar na primavera e no verão é relativamente grande (mais de 60%), e o ar no outono e no inverno é relativamente seco e a umidade é relativamente pequena (menos de 40%). A umidade do ar é maior em dias chuvosos e menor em dias ensolarados. Portanto, a umidade do ar é diferente, o teor de água no ar é diferente:
3.2 Água produzida pelo corpo humano (suor humano, respiração exalada, água após lavar as mãos)
3.3 Umidade trazida por diversos materiais auxiliares e papéis (caixas, trapos, relatórios)
03. Controle de água no processo de produção de baterias de lítio
1. Controle rigorosamente a umidade ambiental da oficina de produção
1.1 Agitação homogeneizada na oficina de produção de eletrodos, a umidade relativa é ≦10%;
1.2 Revestimento (cabeça, cauda), umidade do ponto de orvalho do rolo ≤ -10℃DP na oficina de produção de eletrodos;
1.3 Corte na oficina de produção de eletrodos, umidade relativa ≤ 10%;
1.4 Laminação, enrolamento, oficina de montagem, umidade do ponto de orvalho ≦-35℃ DP
1.5. Injeção de bateria, vedação, umidade do ponto de orvalho ≤ -45°C DP.
2. Controle rigorosamente o corpo humano e a umidade externa trazida para a oficina
2.1 Gestão de conformidade operacional:
- Ao entrar na oficina de secagem é necessário trocar de roupa, usar chapéus, trocar de sapatos e usar máscaras;
-- É proibido tocar nas chapas dos eletrodos e nas células elétricas com as mãos desprotegidas;
2.2 Gerenciamento de umidade de materiais auxiliares:
-- É estritamente proibido levar a caixa para a oficina de secagem;
- As placas de identificação e afixação de papel na sala de secagem deverão ser lacradas com plástico;
-- É proibido esfregar o chão com água na sala de secagem.
3. Controle rigorosamente o armazenamento e o tempo de exposição das folhas de eletrodos
3.1 Gestão de armazenamento com baixa umidade:
-- As folhas de eletrodo laminadas e cortadas devem ser armazenadas em ambiente de baixa umidade dentro de 30 minutos (≦-35°C DP)
-- As folhas de eletrodos cozidas e desfeitas devem ser aspiradas para armazenamento (≦-95kpa)
3.2 Gestão do tempo de exposição:
-- Após o cozimento, produção, enrolamento, embalagem, injeção de líquido, a vedação deve ser concluída dentro de 72h (umidade do ponto de orvalho da oficina ≤ -35℃)
3.3 Gestão primeiro a entrar, primeiro a sair:
- A utilização de chapas de eletrodos deve seguir as normas first in first out, ou seja, o lote é utilizado antes; Asse primeiro, use primeiro.
4. Controle rigorosamente o processo de cozimento da folha de eletrodo e do separador
4.1 Antes do uso, a folha do eletrodo e o separador devem ser cozidos antes do uso;
4.2 Se a folha do eletrodo e o separador não puderem ser cozidos antes da produção e enrolamento, a célula deverá ser cozida antes da injeção do líquido;
4.3 Durante o processo de cozimento da chapa eletrodo ou célula da bateria, os parâmetros do forno (temperatura, tempo, grau de vácuo) devem ser rigorosamente monitorados;
4.4 A temperatura do forno e o grau de vácuo devem ser verificados regularmente para garantir a precisão.
5. Teste e controle do teor de água
5.1 Folha de eletrodo, separador (ou bateria), eletrólito deve testar o teor de água, qualificado para injetar líquido;
5.2 Método de teste: amostragem de acordo com regulamentos; Use o testador de umidade Karl Fischer para medir;
5.3 Padrão de qualificação do teor de água:
-- teor de água da placa do eletrodo ≦200ppm (pré-controle ≦150ppm)
-- teor de água do separador ≦600ppm
-- teor de água eletrolítica ≦20ppm
Em resumo, no processo de fabricação de baterias de lítio, o controle de umidade ambiental, o tempo de armazenamento e exposição do eletrodo, o processo de cozimento do eletrodo e do separador, o período de validade do eletrólito, o teste de teor de água e outros aspectos são essenciais, uma vez fora de controle, causará defeitos fatais no desempenho da bateria do lote, e as consequências são muito graves!
Portanto, seja pessoal de gestão, pessoal de produção, pessoal de inspeção de qualidade, para fortalecer a conscientização sobre o controle da água da bateria, sempre cumpra rigorosamente as disposições do processo, para garantir que a água da bateria esteja em um estado controlado e qualificado!
