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简述有关聚合物锂离子电池的生产流程安全

钜大LARGE  |  点击量:277次  |  2024年02月03日  

聚合物锂离子电池的生产过程中,以下一些因素必须予以注意。生产出的聚合物锂离子电池经过包装后,进行化成。化成的条件比较关键,因为它涉及SEI膜的形成,以防止负极自发与电解液发生反应;同时,也可以使活性物质与电解质之间有良好的接触。一般而言,每一个生产厂家有自己的化成条件。


聚合物锂离子电池/原材料


1对于负极而言,除了使用溶于有机溶剂的聚合物作为黏合剂外,也可以使用溶于水溶液的聚合物作为黏合剂。一种可溶于水的黏合剂聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)(AMAC)的结构示意图。它与聚偏氟乙烯相比,具有一定的优越性,有利于在负极表面形成导电性更高的SEI膜,有机电解液的渗透性更好。


2导电剂的分散尽管不是重要方面,但也不可忽视。前面已经讲述了导电剂的分散情况对于负极材料的影响,对于正极材料而言也起同样作用,影响正极容量的发挥和电池的倍率性能。例如对于LiMn2O4而言,采用新型的工艺比传统的工艺更能保证导电剂分散均匀,极化低,容量高,倍率性能好。不同工艺制备的LiMn2O4正极极片的容量与放电倍率的关系。


3正极和负极的比例对于不同的原材料而言也是不一样的。例如,对于天然石墨//LiFePO4而言,后者的容量应该等于天然石墨的容量与SEI膜形成所需要的电荷之和。另外,电极的厚度根据不同的材料,也有不同要求。


4目前商品用的聚合物锂离子电池基本上还是使用LiFP6的碳酸酯溶液作为增塑剂,在较高的温度(80~100℃)下,在微量水分或醇的引发下发生分解,并产生一些有毒的烷基氟化磷酸酯。该热分解在路易斯酸或锂和金属的复合氧化物的作用下受到抑制。


5在聚合物锂离子电池的化成和循环过程中,也会发生气胀等现象。对于以氧化钴锂为正极的情况,气胀的现象主要发生在4V以下,这是电解液被还原所致。当然,处于充电状态时,正极处于高价态,也会产生气体。氧化钴锂的气胀现象要明显低于LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2。后者在32V以上就开始发生气胀。因此,对于特定的用户而言,必须避免气胀的产生。在选择材料时这是一个主要指标。


注意事项


在化成过程中,电解液的组成对于电池的气胀具有明显影响。例如,在PVDF不同正极材料组装成的锂离子电池在不同充电状态下在90℃储存4h的膨胀情况基凝胶电解质中,采用1mol/LLiClO4的EC/PC电解液,约60%的电极表面存在气相,导致负极活性粒子之间的分离和结构的破坏;而1mol/LLiBF4的EC/愣∧邗サ缃庖海蛑挥猩倭科逶黾樱?3%。因此,化成以后的搁置时间与电解液的组分有关。有关化成的一些具体说明。化成后,将短路的电池挑出来,然后储存一段时间,再进行测量,如果电压衰减快,说明电池本身也是短路的,必须作为废品处理,严防流入市场,产生安全问题。经过这些步骤后,买家进行验货,然后装箱出厂。


电池保养常识:


1、记忆效应镍氢充电电池上常见的现象。具体表现就是:如果长期不充满电就开始使用电池的话,电池的电量就会明显下降,就算以后想充满也充不满了。所以保养镍氢电池的重要方式就是:电必须用完了才能开始充电,充满了电了才允许投入使用。现在常用的锂电池的记忆效应是可以小到忽略不计的。


2、完全充电,完全放电是针对锂电池来说的。


完全放电就是指把用电智能设备,如手机,调整到最低功率状态耗去电量直到手机自动关机的过程。


完全充电就是指把完全放电的用电智能设备,如手机,接到充电器上直到手机上提示“充满”的过程。


3、过度放电是针对锂电池来说的。


完全放电后锂电池内部还会留有少量电量,但这部分电量对于锂电池的活性和寿命至关重要。


过度放电:完全放电后,如果继续采用其它方式,如:强行再次开启手机、电池接小灯泡耗费残留电量的话,这叫过度放电,会对锂电池造成不可逆转的伤害。


4、保护芯片锂电池对充放电时对接入的电流电压有极为严格的要求,为了保护电池不因为外界电环境失常而损坏,电池本体内部会设置管理电池状态的芯片。这个芯片同时还有记录电池容量,校正电池容量的功能。现在,就算是山寨手机电池也是不会节省这个关键的保护芯片的,不然山寨手机电池根本不可能用很久。


5、过冲过放保护电路用电智能设备内置的全面管理电池的芯片及电路。


比如手机上,就有这样的电路,大概功能如下:


6、充电时,提供最合适的电压电流给电池。在合适的时机停止充电。


7、充电时,时刻检查电池残留电量,在合适的时机命令手机关机,防止过度放电。


8、开机时,检查电池是否已被完全放电,如果已被完全放电,则提示用户充电,然后关机。


9、避免电池或充电线电力异常,发现异常时断开电路,保护手机。


10、过度充电:是针对锂电池来说的。


正常情况下,锂电池充到一定电压(也就是充满)就会被上级电路截断充电电流,但由于某些设备内置的过冲过放保护电路的电压电流参数不同(如手机电池座充),导致虽已充满,但还未停止充电的现象。过度充电也会导致电池性能伤害。


11、激活锂电池长期(三个月以上)不使用,会产生电极材料钝化,电池性能下降,可以采用三次完全充电、完全放电来解除纯化,发挥出电池的最高性能。


二、常见错误观点:


1首先使用必须进行完全放电,然后进行完全充电,重复三次,以便于激活电池。否则电池就永远都不好用了!!


解答:如果实在闲的没事做,这么做可以,但不是必须的,因为激活操作不是必须放在第一次使用就做的。只要随着不断的使用,电极钝化无需刻意激活也可以慢慢消失。


2充电时不要使用手机,对电池有害,也会产生超大量辐射伤害人体。


解答:充电时使用手机是否对电池有害要根据情况来说(本文后会说明),但是有一点可以确定的是,充电时使用手机绝对不会产生比平时使用手机多的辐射。


锂电池在寿命周期内只能充放电XXX次,所以每次用就尽量用到自动关机,每次充就尽量充到满电。


第一个子句是对的,后面是错的。


这个次数中的每一次,都是指完整的一次,比如从20%充电到30%停止充电,这个只算是1/10次,从80%放电到60%,只能算是1/5次。


前三次充电必须达到12小时,否则就影响电池性能。


如果是为了激活电池,只需要手机提示充满电就已经足够,一般手机,都会在5小时内提示充满,完成后如果继续接着充电器,过冲过放保护电路会截断手机的充电电流。之后电池就处于不状态,和充满后马上拨除充电线的效果是一样的。


前三次充电必须达到12小时是针对镍氢充电电池来说的,结果被很多厂家习惯性地、无知地写在锂电池用户手册上,没文化真可怕。国际大厂,如戴尔,联想,华硕,apple的产品上是绝对不会出现“12小时”这样的文字的。而且对于锂电池来说,这是共性,也是原理的一部分,不可能有的厂家生产的需要12小时,有的厂家的不需要。


需要注意的是,如果采用座充,由于绝大部分座充达不到官方线充的最高电流,充电时间可能会超过6小时,但只要充满电,坐充也会自动断电,和用线充是一样的。


充满电了就最好马上拨除充电线,防止过充。


过冲过放保护电路不是吃素的,OK!!!如果发生过充,多半是因为过冲过放保护电路损坏,但以现在的电子产品工艺和抗压能力来说,这概率实在低到不行,不必提心吊胆。


手机一旦开始提示用户充电,就一定要马上充电,或者马上关机,避免过放。过冲过放保护电路不是吃素的,OK!!!这个电路会在必要的时候(也就是过放之前)强制关机,不会损坏电池的。手机的提示是为了让用户提前知道,以提前做好处理或者心理准备。


需要注意的是,如果手机已经自动关机就千万不能为了打个电话而强行开机了,因为很有可能造成过放,而且由于保护的存在,开机未完成前多半会被过冲过放保护电路强行断电。


三、正确地使用


1新出厂的电池:无需任何处理,如激活等,可直接投入正常使用。


2闲置不长时间的电池(三个月内):无需任何处理(如激活等),可直接投入正常使用。


3置较长时间的电池(三个月以上):可做激活处理,使得电池活性达到最高,也可不做,使其随着正常使用自然恢复到最高活性。


4子产品的评测人员,为了保证对电池续航时间的正确统计,有必要在测试前进行激活处理。


5锂电池正常充电方法:


随时充电,并可随时停止充电,不要有所顾忌。这点是锂电池的重要优点----无记忆效应决定的,请正视这个优点,并让您的锂电尽量展现它的这个重要优点。


四、工作中的锂电池最怕什么


1.100℃以上高温会严重影响电池寿命和储电能力,并可能成造成电池熔化,或爆炸。所以,请让锂电池远离火源及其它热源。


2.35℃到100℃高温是的,你没有看错,从35℃开始(人体温一般为36.2℃-37.2℃)电池寿命就开始被温度明显影响,温度越高,影响越大。


锂电池的设计寿命最少也有400次完全充放电,按手机平均每三天充一次电来算,一块电池应该至少能用三年半。但绝大多数电池都没有能活那么久,很大部分的原因是因为电池被人的体温影响,另一部分原因是因为被手机其它芯片发热所影响。


为什么笔记本电脑的电池为怎么总感觉没有手机的耐用,那是因为:其一、笔记本电脑发热比手机多的多,电脑芯片的热量很容易传导到电池上,超过40℃轻轻松。其二、为了更快的充电,笔记本充电电流一般较高,电池容量大,充电放电电池本身也会发热。其三、电池一般位于下面板处,更不容易散热。


再,如果您的设备在使用中会产生更大的热量,如手机长时间打电话,手机玩大型游戏,笔记本电脑玩游戏,并且这个热量会传导到电池上,加上充电时电池本身的发热,虽然不会产生安全风险,但也会影响到电池。


所以如果,发现充电使用中的设备发热明显(如iphone手机边充电边玩3D游戏),则可以考虑先等充满电了,再连着充电线玩。


3.-40℃低温以下会到达冰点彻底冻坏。


4.10℃到-40℃低温会降低电池续航能力,但不会对电池造成永久伤害,只要温度回到室温,电量又会自动恢复回来。


五、闲置中的锂电池最怕什么:


1.35℃以上高温,和中锂电相同。


2.满电后闲置,电池老化的比平时更快。


3.分放电后闲置,电池闲置过程中会自放电,充分放电后电池自放电会造成过放。


4.-40℃低温以下,会到达冰点彻底冻坏。


5.锂电池理想状态:


闲置中的锂电环境温度在20℃(差不多是室内温度)左右较为合适,此时电池放电充电性能均能最大化。如果要长时间(三个月以上)闲置电池,请一定要充到40%左右再闲置(短时间就算了,关键是麻烦)。因为这样,所以电池出厂时,电池厂基本上都是充到40%再出厂的。


闲置的电池温度越低,老化越慢,但不要低于-40℃。


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