Analyse des causes de la sous-capacité des cellules de batterie

Quelles sont les causes de la sous-capacité des cellules de batterie ?

Lorsqu'on entend parler de sous-capacité d'une cellule de batterie, la première réaction devrait être de confirmer si le problème de sous-capacité est réel. Simplement, il faut d'abord confirmer si le processus du condensateur est mal réglé, par exemple si le courant de décharge est important, si le temps de charge est trop long et si le condensateur n'est pas assez puissant. chargeur de batterie est court. Si le réglage de l'échelon du condensateur ne pose pas de problème, il est nécessaire de diviser la cellule après avoir remplacé le point de test. Bien entendu, pour la production de masse et même les échantillons, la probabilité d'une sous-capacité causée par l'erreur de l'armoire de séparation de capacité est très faible, et généralement la cellule a vraiment un problème.

Si la faible capacité reste faible après le nouveau test, cela confirme que le problème de sous-capacité existe réellement. Après avoir confirmé l'existence d'une sous-capacité de la cellule de batterie, il est nécessaire de confirmer la fréquence et la gravité de la sous-capacité et d'appréhender la situation réelle de la sous-capacité dans son ensemble. Les échantillons sont souvent un lot, mais le modèle de production est "le modèle a été en sous-capacité" et "le modèle est occasionnellement en sous-capacité". Dans le premier cas, l'analyse doit prendre comme point de départ et comme orientation prioritaire la conception, la sélection des matériaux et la production de masse.

Pour ce dernier, le fonctionnement de la ligne de production et la modification du processus constituent l'objet prioritaire. Une fois la fréquence confirmée, il faut également confirmer la gravité relativement peu importante, à savoir la proportion de sous-capacité des éléments de batterie et la proportion de capacité inférieure à la valeur requise. La confirmation de la gravité est plus susceptible de fournir la base d'un éventuel assouplissement des spécifications de capacité et de déterminer la pénurie de stock, et l'analyse du problème lui-même n'est pas aussi importante que la fréquence de confirmation, mais elle reste essentielle.

Après avoir saisi la situation réelle de la sous-capacité dans son ensemble, il est nécessaire de commencer l'analyse. Pour les experts de haut niveau qui ont rencontré le même problème, le retrait de la batterie 3pcs devrait permettre de déterminer grossièrement la cause réelle de la sous-capacité de la cellule de la batterie. Mais pour le commun des mortels, une approche plus systématique est nécessaire. Avant d'analyser le système, vous pouvez démonter l'élément de batterie dont la capacité est insuffisante, qui a été remesuré et entièrement chargé auparavant, et examiner l'interface.

S'il n'y a pas de problème, c'est probablement parce que le revêtement de la cathode est trop léger ou que la marge de conception est insuffisante. S'il y a un problème avec l'interface, il peut s'agir d'un problème dans le processus ou dans la conception. Tout d'abord, vous avez besoin d'au moins 8pcs de cellules avec une sous-capacité + 8pcs de cellules avec une capacité qualifiée. Les cellules à capacité insuffisante sont ensuite divisées au hasard en deux groupes, le groupe A à capacité insuffisante et le groupe B à capacité insuffisante, et les cellules à capacité qualifiée sont divisées au hasard en deux groupes, le groupe A à capacité qualifiée et le groupe B à capacité qualifiée.

Décharger ensuite les deux cellules du groupe A à une tension statique d'environ 3,0 V. Démonter ensuite les cellules à capacité insuffisante et les cellules qualifiées, cuire sous vide la feuille d'électrode cathodique à une température supérieure à 85°C pendant 24 heures, puis peser la feuille d'électrode cathodique à capacité insuffisante et l'électrode cathodique qualifiée. Si le poids de l'électrode de sous-capacité est nettement inférieur à celui de l'électrode de cathode qualifiée ou inférieur à la plage de traitement, on peut juger que la sous-capacité de la cellule de batterie est due à l'enrobage léger de l'électrode de cathode.

Premièrement, bien que la première source irréversible de lithium de l'électrode cathodique fasse perdre un peu de poids à l'électrode cathodique, le poids de la source irréversible totale de lithium ne représente qu'environ 5% de la source de lithium de l'électrode cathodique et moins de 0,5% du poids de la feuille de l'électrode cathodique. La source irréversible de lithium causée par la source lumineuse de l'électrode cathodique ne sera pas inférieure à 1% du poids total de la pièce polaire.

L'électrolyte ne peut pas être complètement séché pendant le processus de cuisson, mais le poids de la partie résiduelle réelle est limité par rapport au poids de la plaque polaire. Dans l'ensemble, le poids de la plaque polaire de pesée après la cuisson de l'électrode cathodique n'est pas supérieur à 2% d'erreur par rapport au poids réel de la plaque de l'électrode frontale de la bobine. En outre, il existe un rapport relatif entre le poids de l'électrode cathodique qualifiée et le poids de la plaque de l'électrode en sous-capacité.

Deuxièmement, la même méthode ne convient pas à l'électrode d'anode, parce que l'électrode d'anode augmentera beaucoup de poids, mais nous pouvons donner le ratio d'augmentation du poids de l'électrode d'anode après l'expérience et ensuite inverser le poids de la pièce de l'électrode d'anode, et juger si la sous-capacité de la cellule de la batterie est causée par l'excès de l'électrode d'anode.

S'il est confirmé que la raison pour laquelle l'électrode cathodique est trop légère est la sous-capacité, ce sera une chance, mais en fait, la probabilité de cette chance est souvent juste au cas où. Dans ce cas, tout dépend de l'analyse du groupe B à sous-capacité et du groupe B qualifié. Les cellules du groupe B doivent être complètement chargées, puis démontées pour comparer les différences au niveau de l'interface anodique. Une faible capacité de décharge équivalente à une faible capacité de charge équivalente à l'interface de charge complète de l'électrode d'anode sera anormale.

En fait, dans la plupart des cas, tant qu'il y a sous-capacité, que la cellule soit en sous-capacité ou qualifiée, l'interface présentera des anomalies similaires, mais le degré est différent. Lors de l'enregistrement de l'état de l'interface de la cellule, il est également nécessaire d'enregistrer en même temps la capacité réelle de la cellule correspondante. En fin de compte, la conclusion est généralement la même : l'anomalie de l'interface de la cellule présentant une sous-capacité et un degré élevé est plus grave.

Raisons de la sous-capacité des cellules de batterie : conception de la batterie

Les raisons de la sous-capacité peuvent être divisées en deux directions : la conception et le processus d'une batterie. L'adéquation des matériaux, en particulier l'adéquation de l'électrode d'anode et de l'électrolyte, a un impact particulièrement important sur la capacité de la cellule. Dans le cas d'une nouvelle électrode d'anode ou d'un nouvel électrolyte, si, en répétant le test, on constate qu'à chaque fois la cellule précipite du lithium et présente une sous-capacité, il est fort probable que les matériaux eux-mêmes ne soient pas adaptés.

Ce décalage peut s'expliquer par le fait que le film SEI formé lors de la formation n'est pas assez dense, trop épais ou instable, ou que le PC présent dans l'électrolyte décolle la couche de graphite. Il n'est pas non plus exclu que la densité de surface de sa propre conception soit trop importante pour que la cellule de la batterie soit incapable de s'adapter à des taux de charge et de décharge élevés.

Le séparateur est également un facteur susceptible d'entraîner une sous-capacité. En cas d'utilisation d'un séparateur monocouche en PP bon marché, le séparateur de la cellule enroulée à la main sera plissé dans la direction longitudinale de la position centrale de chaque couche, et l'électrode négative ne sera pas complètement insérée dans l'endroit plissé, ce qui affectera la capacité de la batterie.

Une marge insuffisante dans la conception de la capacité entraînera également une sous-capacité. En raison du revêtement de la cathode et de l'anode, de l'erreur du sous-conteneur et de l'influence de la colle sur la capacité, une certaine marge de capacité doit être laissée dans la conception. Lors de la conception de la marge de capacité, vous pouvez soit calculer la capacité des cellules dans tous les processus qui correspondent exactement à la ligne centrale, puis laisser la marge, soit calculer la marge après que tous les facteurs qui affectent la capacité se sont produits en dessous de la limite. Pour les nouveaux matériaux, il est important d'évaluer avec précision les performances en grammes de la cathode dans le cadre de ce système.

Le rapport de capacité, le courant de coupure de la charge, le taux de charge et de décharge et le type d'électrolyte ont tous une incidence sur les performances de l'électrode cathodique. Si la valeur de conception de l'électrode cathodique est artificiellement augmentée afin d'atteindre la capacité cible, cela équivaut à une capacité de conception insuffisante. Il n'y a pas de problème avec l'interface de la batterie, ni avec l'ensemble des données du processus, mais la capacité de la batterie est insuffisante. Par conséquent, les nouveaux matériaux doivent prêter attention à l'évaluation de la performance précise de l'électrode cathodique.

Une même électrode de cathode n'a pas les mêmes performances lorsqu'elle est associée à une électrode d'anode et à un électrolyte quelconques. Un excès d'électrode anodique affectera également les performances de l'électrode cathodique dans une certaine mesure, ce qui à son tour affectera la capacité de la cellule. Si l'on continue à augmenter l'excès d'électrode d'anode à la limite inférieure de l'excès d'électrode d'anode sans précipitation de lithium, les performances de l'électrode de cathode augmenteront d'environ 1% à 2%.

Bien sûr, même s'il est augmenté, plus la capacité de sortie est grande, mieux c'est, l'excès de l'électrode anodique est toujours garanti que le lithium ne peut pas être précipité. Lorsque l'excès de l'électrode anodique est trop élevé, la performance en grammes de l'électrode cathodique diminuera à nouveau, car il faut davantage de lithium irréversible pour la formation. Bien entendu, la probabilité que cela se produise est presque inexistante.

Lorsque le volume d'injection de liquide est faible, le volume de rétention de liquide correspondant diminue également. Lorsque le volume de rétention de liquide de la cellule de batterie est trop faible, l'effet d'intercalation et de désintercalation des ions lithium dans les électrodes de la cathode et de l'anode sera affecté, ce qui entraînera une faible capacité. Bien que le coût et le processus subissent une pression moindre après la réduction de la quantité d'injection de liquide, la réduction de la quantité d'injection de liquide doit avoir pour prémisse qu'elle n'affecte pas la performance de la cellule.

Bien entendu, la réduction du volume d'injection de liquide ne fera qu'augmenter la probabilité d'une sous-capacité de l'élément de batterie causée par une rétention insuffisante de liquide dans l'élément de batterie, ce qui n'est pas un résultat inévitable. En même temps, plus le modèle est difficile à absorber le liquide, plus l'excès d'électrolyte doit être important, afin d'assurer un meilleur contact avec la pièce polaire pendant l'infiltration de l'électrolyte.

Lorsque la capacité de rétention de liquide de l'élément de batterie est insuffisante, les feuilles des électrodes de cathode et d'anode seront relativement sèches et une fine couche de dépôt de lithium se produira sur l'électrode d'anode. Ce point peut être utilisé comme facteur de la faible capacité causée par la mauvaise capacité de rétention des liquides.

Analyse de la sous-capacité des cellules de batterie : processus de fabrication des batteries

Si l'expérience en matière de conception ou les lots antérieurs ont permis de déterminer que la conception n'entraînera pas de sous-capacité, l'exception du processus est alors très discutable. Le revêtement léger de l'électrode de la cathode ou de l'anode peut directement causer la sous-capacité de la cellule de la batterie. Lorsque le revêtement de l'électrode cathodique est léger, l'interface de la cellule entièrement chargée n'est pas anormale. A ce moment, il est nécessaire de mesurer le poids de la feuille de l'électrode cathodique par cuisson pour déterminer le problème.

L'électrode anodique agit comme un accepteur d'ions lithium, et le nombre de sites d'intercalation du lithium qu'elle peut fournir doit être supérieur au nombre de sources de lithium fournies par l'électrode cathodique, sinon l'excès de lithium sera précipité à la surface de l'électrode anodique, formant ainsi une fine couche de précipitation de lithium relativement uniforme.

Comme mentionné ci-dessus, le poids de la feuille d'électrode d'anode ne peut pas directement éliminer le poids de cuisson de la feuille polaire, une autre expérience peut donc être réalisée pour trouver le ratio d'augmentation du poids de l'anode afin d'éliminer le poids de cuisson de la plaque d'anode par le biais du poids du revêtement, l'autre est qu'il peut comparer la batterie de sous-capacité et la batterie qualifiée ou la batterie de sous-capacité et la batterie de sous-capacité. pile ternaire au lithium et ne pas analyser le poids de l'anode de la cellule de la batterie au lithium.

Si le poids relatif de l'électrode d'anode des cellules qualifiées est élevé et qu'en même temps, une fine couche de lithium de précipitation de l'électrode d'anode, la possibilité d'une électrode d'anode insuffisante est très grande. En outre, le revêtement des côtés yin et yang de l'électrode de cathode ou de l'électrode d'anode entraînera également une sous-capacité, et parmi eux, l'électrode d'anode est principalement revêtue de lumière d'un côté, parce que même si l'électrode de cathode est revêtue lourdement, bien que la performance en grammes diminuera, la capacité totale ne diminuera pas.

Au contraire, il peut même augmenter. Si le processus de l'électrode anodique est l'enrobage de dislocations, comparez directement le rapport de poids relatif du côté simple et du côté double après la cuisson, tant que les données similaires au côté A sont 6% plus légères que l'enrobage du côté B, le problème peut être conclu de manière générale. Bien entendu, si le problème de sous-capacité est très grave, il est nécessaire d'inverser davantage la densité surfacique réelle de la surface A/B.

Le laminage endommage la structure du matériau, ce qui affecte sa capacité. La raison pour laquelle un matériau possède des propriétés telles que la capacité, la tension, etc. est sa structure moléculaire ou atomique. Lorsque la densité de laminage de l'électrode cathodique dépasse la valeur technique, la feuille de l'électrode cathodique sera très brillante après le démontage de la cellule.

Si l'électrode cathodique est trop compactée, la pièce de l'électrode cathodique sera facilement cassée après l'enroulement, ce qui entraînera également une sous-capacité. Toutefois, comme l'écrasement de l'électrode cathodique entraîne la rupture de la pièce polaire dès qu'elle est pliée, et que le laminage de l'électrode cathodique lui-même nécessite beaucoup de pression, la fréquence de l'écrasement de l'électrode cathodique est beaucoup plus faible que celle de l'écrasement de l'électrode anodique.

Lorsque l'électrode anodique est écrasée à mort, des bandes ou des blocs de précipitations de lithium se forment à la surface de l'électrode anodique et la rétention de liquide de la cellule de la batterie est considérablement réduite. Lorsque le compactage est encore plus important, la surface de précipitation du lithium augmente, ainsi que la quantité de précipitation du lithium, et les deux couleurs de platine à la surface de la cellule sont distinctes et sèches.

Une teneur en eau excessive peut également entraîner une sous-capacité de la cellule de la batterie. Lorsque la teneur en eau de la feuille d'électrode d'eau dépasse la norme avant l'injection de la batterie, que le point de rosée de la boîte à gants n'est pas qualifié, que la teneur en eau de l'électrolyte dépasse la norme et que le second joint de dégazage introduit de l'humidité, la batterie peut présenter une sous-capacité.

Une trace d'humidité est nécessaire lors de la formation de la cellule, mais lorsque l'humidité dépasse une certaine valeur, l'excès d'humidité détruit le film SEI et consomme le sel de lithium dans l'électrolyte, réduisant ainsi la capacité de la cellule. Les éléments de batterie dont la teneur en eau est excessive sont brun foncé et se présentent en petits morceaux lorsqu'ils sont entièrement chargés et chargés négativement.

Conclusion

Analyse de la sous-capacité des cellules de batterie : si l'on est confiant, on peut démanteler quelques cellules de mauvaise apparence, ce qui permet de confirmer le problème ; si la sous-capacité entraîne une perte de volume, un rapport détaillé est nécessaire ; ou si la raison de la sous-capacité n'a jamais été observée auparavant, il est nécessaire de collecter sans relâche les données du processus, de comparer la sous-capacité et les cellules qualifiées, et d'élaborer un plan d'amélioration en vue d'une analyse détaillée.