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鋰離子電池的正極材料中混入了金屬異物會怎么樣?

鉅大LARGE  |  點擊量:5288次  |  2018年05月29日  

摘要
正極材料生產工序較多,制造過程中的每一個環節都會有金屬異物引入的風險,這就對材料供應商的設備自動化程度及現場質量管理水平提出了更高要求。

  當正極材料中存在鐵(Fe)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、銀(Ag)等金屬雜質時,電池化成階段的電壓達到這些金屬元素的氧化還原電位后,這些金屬就會先在正極氧化再到負極還原,當負極處的金屬單質累積到一定程度,其沉積金屬堅硬的棱角就會刺穿隔膜,造成電池自放電[2]。自放電對鋰離子電池會造成致命的影響,因而從源頭上防止金屬異物的引入就顯得格外重要。


  正極材料生產工序較多,制造過程中的每一個環節都會有金屬異物引入的風險,這就對材料供應商的設備自動化程度及現場質量管理水平提出了更高要求。但材料供應商往往由于成本限制,其設備自動化程度較低,生產制造工序斷點較多,不可控的風險增加。因此,電池制造商為了保證電池性能穩定,預防自放電發生,必須推動材料供應商從人、機、料、法、環五大方面防止金屬異物引入。


  首先從人員管控開始,應禁止員工攜帶金屬異物進入車間,禁止佩戴首飾,進入車間應著工作服、工作鞋,戴手套,避免接觸金屬異物后再接觸粉料。要建立監督檢查機制,培養員工的質量意識,使其自覺遵守并維護車間環境。


  生產設備是異物引入的主要環節,比如跟物料接觸的設備部件和工具出現生銹、固有材質磨損等現象;未直接跟物料接觸的設備部件和工具,粉塵粘附后因車間氣流作用漂浮到物料中。根據影響程度,可采取不同的處理方式,如刷漆、更換為非金屬材質涂層(塑料、陶瓷類)、裸露金屬部件進行包裹等。管理者還應制定相應的規章制度,對如何管理金屬異物進行明確規定,制定點檢表,要求員工定期檢查,防患于未然。


  原材料是正極材料中金屬異物的直接來源,應對購買的原材料進行金屬異物含量的規定,入廠后應嚴格檢驗,保證其含量在規定的范圍內。如果原材料的金屬異物含量超標,后續工序很難將其除去。


  為了除去金屬異物,電磁除鐵已成為生產正極材料的必經工序,電磁除鐵機被普遍使用,但該設備對非磁性金屬物質如銅、鋅等不起作用,因此車間應避免銅、鋅部件的使用,如必須要用到也盡量不要與粉料直接接觸或裸露在空氣中。此外,電磁除鐵機的安裝位置、安裝個數、參數設置等對除鐵效果也有一定影響。


  為了保證車間環境,實現車間正壓,建立雙重門、風淋門避免外界粉塵流入車間污染物料也是很必要的措施,同時車間設備、鋼結構應避免生銹,地面也要進行刷漆并定期除磁。


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