
鋰電池分容后出現(xiàn)低容且負極極片掉料嚴重,大多是分容環(huán)節(jié)的充放電條件、極片制備工藝缺陷,或是電解液與極片適配性問題共同作用的結果,掉料會直接導致負極無法正常接收和存儲鋰離子,進而引發(fā)低容,具體原因可從以下幾方面分析:
分容工藝參數設置不當
充放電倍率與電壓異常:若分容時充電倍率過高,鋰離子嵌入負極的速度遠超材料接納能力,會導致負極局部過度膨脹,而放電倍率過高又會讓負極快速收縮,反復的劇烈脹縮會破壞活性物質顆粒間及與集流體的結合力,造成掉料;若充電截止電壓異常偏高,還會破壞負極表面的 SEI 膜,引發(fā)活性物質與電解液的副反應,進一步加劇掉料,同時掉料和 SEI 膜破壞都會導致鋰離子脫嵌受阻,最終呈現(xiàn)低容。
分容溫度失控:分容環(huán)境溫度過高時,電解液分解速度加快,會侵蝕負極粘結結構,且負極材料熱穩(wěn)定性下降,顆粒結合力變弱;溫度過低則會使鋰離子擴散困難,負極局部鋰沉積,破壞表面結構,這兩種情況都會造成掉料。而掉料會減少負極有效活性位點,直接導致分容容量偏低。
負極極片制備工藝存在缺陷
漿料與涂布環(huán)節(jié)問題:若制備負極漿料時粘結劑比例不足,或攪拌不均勻,會導致活性物質、導電劑與集流體間粘結力先天不足;涂布時若烘箱溫度過高,極片易開裂,溫度過低則溶劑揮發(fā)不充分,同樣會降低粘結效果。這類極片在分容充放電的脹縮過程中,原本就薄弱的粘結處極易斷裂,出現(xiàn)大量掉料,進而導致低容。
輥壓工藝過壓損傷:輥壓環(huán)節(jié)若壓力過大,會破壞負極活性物質的內部結構,還可能產生微裂紋,使活性物質顆粒間的連接失效。經過分容時的充放電循環(huán),這些受損部位會脫落形成掉料,且被破壞的活性物質無法正常嵌鋰,最終表現(xiàn)為低容,同時極片還可能出現(xiàn)發(fā)亮的特征。
集流體處理不到位:負極集流體銅箔若表面粗糙度不夠,或殘留油污、氧化物,會降低涂層與銅箔的粘附力。在分容的充放電循環(huán)應力作用下,涂層易從集流體剝離形成掉料,導致負極有效工作面積減少,容量自然降低。
裝配及電解液相關問題
注液量不足:注液量不夠會使負極極片保液量不足,不僅會導致鋰離子傳輸受阻,造成低容,還會讓負極因干燥失去電解液的輔助粘結和保護作用,活性物質易脫落。而且保液不足時負極還可能伴隨輕微析鋰,進一步破壞極片結構,加劇掉料。
裝配過程損傷極片:裝配時若極片對齊度差、隔膜褶皺,會導致負極局部受力不均。分容充放電時,這些受力異常的部位會產生集中應力,使負極極片局部掉料,同時局部接觸不良會影響鋰離子正常脫嵌,最終表現(xiàn)為低容。
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