01. El daño de la humedad a las baterías de litio.
1. Hinchazón y fugas de la batería
Si el contenido de agua de las baterías de iones de litio es demasiado, reaccionará químicamente con la sal de litio del electrolito y generará HF:
H2O + LiPF6 → POF3 + LiF + 2HF
El ácido fluorhídrico (HF) es un ácido altamente corrosivo y muy destructivo para el rendimiento de la batería:
El HF corroerá las piezas metálicas del interior de la batería, la carcasa de la batería y el sello, lo que eventualmente provocará que la batería se rompa y tenga fugas.
El HF daña la membrana SEI (interfaz de electrolito sólido) dentro de la batería, reaccionando con los componentes principales de la membrana SEI:
ROCO2Li + HF → ROCO2H + LiF
Li2CO3 + 2HF → H2CO3 + 2LiF
Finalmente, la precipitación de LiF se genera dentro de la batería, de modo que los iones de litio en la placa negativa de la batería reaccionan químicamente de manera irreversible, se reduce el consumo de iones de litio activos y se reduce la energía de la batería.
Cuando hay suficiente agua, se producirá más gas y la presión dentro de la batería aumentará, lo que provocará que la batería se esfuerce y se deforme, y habrá peligros como abultamientos y fugas.
La situación de abultamiento de la batería y la cubierta del maletero que se presenta en el uso de teléfonos móviles o productos electrónicos digitales en el mercado se debe principalmente a la alta humedad interna y al abultamiento de la producción de gas de las baterías de litio.
2. La resistencia interna de la batería aumenta.
La resistencia interna de la batería es uno de los parámetros de rendimiento más importantes de la batería y es el signo principal para medir la dificultad de la transmisión de iones y electrones dentro de la batería, lo que afecta directamente el ciclo de vida y el estado operativo de la batería. Cuanto menor sea la resistencia interna, menos voltaje ocupará la batería al descargarse y mayor será la producción de energía.
Cuando aumenta el contenido de agua, se producirá precipitación de POF3 y LiF en la superficie de la película SEI (interfaz sólido-electrolito) de la batería, dañando la densidad y uniformidad de la película SEI, lo que resulta en un aumento gradual de la resistencia interna de la batería y una disminución continua en la capacidad de descarga de la batería.
3. Ciclo de vida acortado
El contenido de agua es demasiado grande, destruyó la película SEI de la batería, la resistencia interna aumentó gradualmente, la capacidad de descarga de la batería es cada vez más pequeña, cada vez que la batería se carga completamente después de su uso también se hace cada vez más corta, el La batería se puede usar normalmente para cargar, el número de descargas (ciclos) naturalmente será menor y el tiempo de uso (vida) de la batería se acortará.
02. La fuente de agua en la producción de baterías de litio.
En el proceso de fabricación de baterías de litio, la fuente de agua se puede dividir en los siguientes aspectos:
1. El agua aportada por las materias primas.
1.1 materiales de electrodos positivos y negativos: las sustancias activas positivas y negativas son micropartículas y nanopartículas, que pueden absorber fácilmente agua en el aire; En particular, los materiales de cátodo ternario o binario con alto contenido de Ni (níquel) tienen una gran superficie específica y la superficie del material es fácil de absorber agua y reaccionar. Después del recubrimiento, si la humedad del ambiente de almacenamiento es alta, el recubrimiento superficial de la película para postes también absorberá rápidamente la humedad del aire.
1.2 Electrolito: el componente disolvente del electrolito reaccionará químicamente con las moléculas de agua; La sal de litio soluto en el electrolito también absorbe fácilmente el agua y sufre reacciones químicas; Entonces habrá una cierta cantidad de agua en la electrólisis; Si el tiempo de almacenamiento del electrolito es demasiado largo o la temperatura del ambiente de almacenamiento es demasiado alta, el contenido de agua en el electrolito aumentará.
1.3 Separador: El separador es una película plástica porosa (material PP/PE) y su absorción de agua también es muy grande.
2. Se agrega agua a la pulpa del electrodo.
La pulpa negativa agregará agua para mezclar con las materias primas y luego recubrirla, por lo que la hoja negativa en sí es agua. En el proceso de recubrimiento posterior, aunque hay calentamiento y secado, todavía queda una parte considerable de agua adsorbida dentro del recubrimiento de la lámina de electrodo.
3. Ambiente del taller Humedad
3.1 Humedad del aire en el taller La humedad del aire se mide generalmente mediante la humedad relativa. La humedad relativa varía mucho según las diferentes estaciones y clima. La humedad del aire en primavera y verano es relativamente alta (más del 60%), el aire en otoño e invierno es relativamente seco y la humedad es relativamente pequeña (menos del 40%). La humedad del aire es mayor en los días lluviosos y menor en los días soleados. Entonces, diferente humedad del aire, el contenido de agua en el aire es diferente:
3.2 Agua producida por el cuerpo humano (sudoración humana, aliento exhalado, agua después de lavarse las manos)
3.3 Humedad aportada por diversos materiales auxiliares y papeles (cartones, trapos, informes)
03. Control del agua en el proceso de producción de baterías de litio.
1. Controlar estrictamente la humedad ambiental del taller de producción.
1.1 Agitación homogeneizada en el taller de producción de electrodos, la humedad relativa es ≦10%;
1.2 Recubrimiento (cabeza, cola), humedad del punto de rocío del rodillo ≤ -10 ℃ DP en el taller de producción de electrodos;
1.3 Corte en taller de producción de electrodos, humedad relativa ≤ 10%;
1.4 Taller de laminado, bobinado y montaje, humedad del punto de rocío ≦-35 ℃ DP
1.5. Inyección de batería, sellado, humedad del punto de rocío ≤ -45 ℃ DP.
2. Controlar estrictamente el cuerpo humano y la humedad externa que ingresa al taller.
2.1 Gestión del cumplimiento de la operación:
-- Al ingresar al taller de secado, es necesario cambiarse de ropa, usar sombreros, cambiarse de zapatos y usar máscaras;
-- Está prohibido tocar láminas de electrodos y celdas eléctricas con las manos desnudas;
2.2 Gestión de la humedad de materiales auxiliares:
-- Está estrictamente prohibido introducir la caja en el taller de secado;
-- Las placas de identificación y publicación de papel en la sala de secado deberán estar selladas con plástico;
-- Está prohibido fregar el suelo con agua en el secadero.
3. Controlar estrictamente el tiempo de almacenamiento y exposición de las láminas de electrodos.
3.1 Gestión del almacenamiento de baja humedad:
-- Las láminas de electrodos enrolladas y cortadas deben almacenarse en un ambiente con baja humedad dentro de los 30 minutos (≦-35 ℃ DP)
-- Las láminas de electrodos horneadas y sin fabricar deben aspirarse para su almacenamiento (≦-95 kpa)
3.2 Gestión del tiempo de exposición:
-- Después del horneado, la producción, el bobinado, el embalaje, la inyección de líquido y el sellado deben completarse dentro de las 72 h (humedad del punto de rocío del taller ≤ -35 ℃)
3.3 gestión de primero en entrar, primero en salir:
-- El uso de láminas de electrodos debe seguir las normas de primero en entrar, primero en salir, es decir, el lote se utiliza antes; Hornee primero, use primero.
4. Controle estrictamente el proceso de horneado de la lámina del electrodo y el separador.
4.1 Antes de su uso, la lámina del electrodo y el separador deben hornearse antes de su uso;
4.2 Si la lámina del electrodo y el separador no se pueden hornear antes de la producción y el bobinado, la celda se debe hornear antes de la inyección de líquido;
4.3 Durante el proceso de horneado de la lámina del electrodo o de la celda de la batería, se deben controlar estrictamente los parámetros del horno (temperatura, tiempo, grado de vacío);
4.4 La temperatura del horno y el grado de vacío se comprobarán periódicamente para garantizar la precisión.
5. Prueba y control del contenido de agua.
5.1 La lámina del electrodo, el separador (o la batería) y el electrolito deben probar el contenido de agua y estar calificados para inyectar líquido;
5.2 Método de prueba: muestreo según normativa; Utilice el probador de humedad Karl Fischer para medir;
5.3 Norma de calificación del contenido de agua:
-- contenido de agua de la placa del electrodo ≦200ppm (precontrol ≦150ppm)
-- contenido de agua del separador ≦600ppm
-- contenido de agua del electrolito ≦20ppm
En resumen, en el proceso de fabricación de baterías de litio, el control de la humedad ambiental, el tiempo de almacenamiento y exposición del electrodo, el proceso de horneado del electrodo y el separador, el período de validez del electrolito, la prueba de contenido de agua y Otros aspectos son esenciales, una vez fuera de control, provocará defectos fatales en el rendimiento de la batería del lote, ¡y las consecuencias son muy graves!
Por lo tanto, ya sea personal de administración, personal de producción o personal de inspección de calidad, para fortalecer la conciencia sobre el control del agua de la batería, siempre cumpla estrictamente con las disposiciones del proceso para garantizar que el agua de la batería haya estado en un estado controlado y calificado.
