鋰離子電池極耳膠腐蝕機(jī)理

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1、.腐蝕研究電芯從開始到結(jié)束共有三次阻抗測(cè)試，包括：極片Hi-pot測(cè)試、Foil電阻測(cè)試和內(nèi)阻（IMP）測(cè)試。Hi-pot影響電芯的化成，內(nèi)阻（IMP）影響電芯的自放電，它們只反應(yīng)到電芯的電壓、容量性能，可以通過現(xiàn)有的高精度設(shè)備將壞品挑出。但Foil電阻壞品有發(fā)生腐蝕的可能性，一般需要一段時(shí)間最終在客戶出表現(xiàn)出來(lái)，它的失效表現(xiàn)為外觀Al被腐蝕破爛，變黑，電芯脹氣，無(wú)法使用，可以說(shuō)是最嚴(yán)重的壞品表現(xiàn)，是一件非?？植赖氖虑椋oil電阻壞品指的是電芯Nitab（陽(yáng)極）與包裝鋁箔Allayer短路，目前定義Nitab與Allayer電阻低于1.0×200Mohm（非OEM產(chǎn)品）和OEM產(chǎn)品為低于2.

2、0×200Mohm的為電阻壞品，使用萬(wàn)用表測(cè)量挑出以避免電芯在客戶處發(fā)生腐蝕。當(dāng)然，電阻越大甚至無(wú)窮大，發(fā)生腐蝕的概率越低。對(duì)于這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的選擇是基于對(duì)電芯進(jìn)行On-hold模擬測(cè)試而定，大概客戶反應(yīng)的腐蝕壞品為4ppm，個(gè)別案例除外（指由于特殊原因?qū)е码娦颈厝粫?huì)發(fā)生腐蝕）。我們知道控制這種電阻壞品的目的是防止包裝鋁箔的鋁層發(fā)生腐蝕，下面就從腐蝕發(fā)生原因、腐蝕防止、電阻壞品防止幾個(gè)方面入手介紹。腐蝕原因引起電芯腐蝕必須具備兩個(gè)短路的通道：一，離子短路通道，即包裝鋁箔鋁層與陽(yáng)極發(fā)生離子短路；二，電子短路通道，即包裝鋁箔鋁層與陽(yáng)極發(fā)生電子短路。這樣包裝鋁箔的鋁層就與陽(yáng)極形成一個(gè)短路的回路，陽(yáng)極即為

3、電芯負(fù)極，處于低電勢(shì)的部分，一旦與鋁接觸會(huì)通過電導(dǎo)率較高的電解液引起電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致鋁層的不斷被消耗?？諝庵兴謺?huì)進(jìn)入電芯內(nèi)部導(dǎo)致進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體。這兩種短路是電芯發(fā)生腐蝕的必要條件，兩者缺一不可。腐蝕防止我們知道離子短路和電子短路是發(fā)生腐蝕的必要條件，要防止腐蝕就必須弄清楚兩種短路形成的原因。我們已經(jīng)知道了包裝鋁箔的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為絕緣PP，PP的一個(gè)作用就是絕緣，將電解液環(huán)境與鋁層隔離，保護(hù)鋁層，發(fā)生離子短路是由于PP發(fā)生破損致使電解液滲透將鋁層與陽(yáng)極導(dǎo)通，因此腐蝕均發(fā)生在PP破損部位。電子短路必須是有導(dǎo)體在陽(yáng)極和鋁層（PP破損處）間能夠?qū)娮踊蜿?yáng)極通過Nitab直接與鋁層短路導(dǎo)通電子

4、。要防止腐蝕的發(fā)生就必須杜絕兩種短路的存在。在電芯的封裝過程中，封邊部位的PP受到熱壓后PP比較容易發(fā)生破損，所以會(huì)產(chǎn)生比較多的電阻壞品，因此只要發(fā)生電子短路，腐蝕必然發(fā)生，防止腐蝕，必須先從防止電子短路開始。陽(yáng)極通過Nitab與包裝鋁箔鋁層在頂封部位發(fā)生短路，PP絕緣膠失去保護(hù)作用，Nitab與鋁層接觸，這種情況必然會(huì)發(fā)生腐蝕。目前Nitab與包裝鋁層發(fā)生短路主要有兩種情況：..第一，在頂封過程中兩者直接短接：a.頂封封頭槽位與包裝鋁箔厚度不匹配或封頭變形損壞等導(dǎo)致Nitab頂封時(shí)PP變形率過大，被擠壓到嚴(yán)電芯長(zhǎng)度方向，Nitab與鋁層導(dǎo)通；b.頂封夾具、Loading操作失誤或頂邊寬度設(shè)計(jì)

5、不夠，頂封時(shí)封頭壓偏在Nitab上，使Tab頂部PP被擠壓流走，發(fā)生短路；c.頂封封頭槽位壓在Nitab上或過度壓偏導(dǎo)致兩者短路；d.頂封夾具調(diào)整不合理或Tab中心矩不合格（尤其焊接返修產(chǎn)品），在loading電芯時(shí)為Nitab發(fā)生扭曲，導(dǎo)致兩者在封裝過程中短路；e.Tab上有毛刺或雜質(zhì)刺穿Sealant和PP導(dǎo)致兩者短路。第二，在焊接PTC或Fuse過程中，折疊Nitab兩者直接發(fā)生短路：a.頂封后Nitab上Sealant沒有外露或外露長(zhǎng)度不夠，導(dǎo)致在折疊后Nitab直接與包裝鋁箔截面鋁層發(fā)生短路；b.如2×0.5mmNitab比較柔軟，由于折疊方法問題導(dǎo)致Nitab與截面鋁層導(dǎo)通（即使有

6、外露Sealant保護(hù)）；451730曾經(jīng)由于此種原因在客戶處發(fā)生大量腐蝕，緣由是由于加工商沒有考慮到折疊后對(duì)截面的絕緣保護(hù)。以上所列到的原因?yàn)閷?shí)際過程中對(duì)腐蝕樣品失效分析經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，Nitab一旦與包裝鋁箔鋁層發(fā)生直接短路，電子直接導(dǎo)通，必然會(huì)發(fā)生腐蝕，毋庸置疑！在生產(chǎn)過程中必須注意對(duì)以上所列舉的方面的控制，同時(shí)在進(jìn)行腐蝕失效時(shí)也需要先從這幾個(gè)方面入手。其實(shí)除陽(yáng)極通過Nitab與鋁層在頂封部位直接發(fā)生短路外，還有另外一種情況就是在電芯內(nèi)部陽(yáng)極通過電子導(dǎo)電物質(zhì)與PP破損處裸露鋁層短路。電子導(dǎo)電物質(zhì)一般為金屬Partical、碳粉或?qū)щ妱┪镔|(zhì)，多發(fā)生P1工藝的Model上，因?yàn)樗年?yáng)極幾乎直接暴

7、露在PP破損的兩個(gè)側(cè)封邊部位。P2工藝電芯由于表面有隔離膜包裹住電芯，封邊部位陽(yáng)極沒有與鋁層接觸的可能性，目前位置尚未發(fā)現(xiàn)因?yàn)殡娮訉?dǎo)電物質(zhì)引起腐蝕的案例。M6S卷繞工藝電芯由陰極收尾，外面一層為陰極鋁箔，隔離膜和陰極鋁箔會(huì)阻止陽(yáng)極與鋁層接觸，但M6S采用的是Overhung的設(shè)計(jì)方式，陽(yáng)極要超出陰極1mm，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重錯(cuò)位陽(yáng)極膜片會(huì)在電芯底部或頂部伸出隔離膜而暴露，陽(yáng)極膜片比較脆碳粉等導(dǎo)電物質(zhì)易脫落