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锂离子电池的正极材料中混入了金属异物会怎么样?

钜大LARGE  |  点击量:12718次  |  2018年05月29日  

  当正极材料中存在铁(Fe)、铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、锌(Zn)、银(Ag)等金属杂质时,电池化成阶段的电压达到这些金属元素的氧化还原电位后,这些金属就会先在正极氧化再到负极还原,当负极处的金属单质累积到一定程度,其沉积金属坚硬的棱角就会刺穿隔膜,造成电池自放电[2]。自放电对锂离子电池会造成致命的影响,因而从源头上防止金属异物的引入就显得格外重要。


  正极材料生产工序较多,制造过程中的每一个环节都会有金属异物引入的风险,这就对材料供应商的设备自动化程度及现场质量管理水平提出了更高要求。但材料供应商往往由于成本限制,其设备自动化程度较低,生产制造工序断点较多,不可控的风险增加。因此,电池制造商为了保证电池性能稳定,预防自放电发生,必须推动材料供应商从人、机、料、法、环五大方面防止金属异物引入。


  首先从人员管控开始,应禁止员工携带金属异物进入车间,禁止佩戴首饰,进入车间应着工作服、工作鞋,戴手套,避免接触金属异物后再接触粉料。要建立监督检查机制,培养员工的质量意识,使其自觉遵守并维护车间环境。


  生产设备是异物引入的主要环节,比如跟物料接触的设备部件和工具出现生锈、固有材质磨损等现象;未直接跟物料接触的设备部件和工具,粉尘粘附后因车间气流作用漂浮到物料中。根据影响程度,可采取不同的处理方式,如刷漆、更换为非金属材质涂层(塑料、陶瓷类)、裸露金属部件进行包裹等。管理者还应制定相应的规章制度,对如何管理金属异物进行明确规定,制定点检表,要求员工定期检查,防患于未然。


  原材料是正极材料中金属异物的直接来源,应对购买的原材料进行金属异物含量的规定,入厂后应严格检验,保证其含量在规定的范围内。如果原材料的金属异物含量超标,后续工序很难将其除去。


  为了除去金属异物,电磁除铁已成为生产正极材料的必经工序,电磁除铁机被普遍使用,但该设备对非磁性金属物质如铜、锌等不起作用,因此车间应避免铜、锌部件的使用,如必须要用到也尽量不要与粉料直接接触或裸露在空气中。此外,电磁除铁机的安装位置、安装个数、参数设置等对除铁效果也有一定影响。


  为了保证车间环境,实现车间正压,建立双重门、风淋门避免外界粉尘流入车间污染物料也是很必要的措施,同时车间设备、钢结构应避免生锈,地面也要进行刷漆并定期除磁。


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