众所周知,正极材料是锂离子电池的关键核心材料之一,其性能直接影响了锂离子电池的各项性能指标,目前已经市场化的锂离子电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等产品。
当正极材料中存在铁、铜、铬、镍、锌、银等金属杂质时,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。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,电池制造商为了电池性能稳定,预防自放电发生,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
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
当然随着技术的进步,材料供应商制程能力的提升,物性指标的散布越来越小,发货前测试粘度这一步骤就可以省去了。除了以上提到的改善一致性的措施外,我们还应运用质量工具大程度的削弱这种批次不稳定性,预防质量问题的发生。主要从以下几个方面着手。
制浆时,正极材料在制浆罐内与溶剂、胶、导电剂按一定比例混合均匀后经管道出料,出料口安装了过滤网,其目的是为了拦截正极材料中的大颗粒和异物,以涂覆的质量。若正极材料中含有大颗粒会导致过滤网堵塞,如果大颗粒的成分仍是正极材料本身,只是影响了生产效率不会对电池性能造成影响,这样的损失还能小一些