登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
该文介绍了几种对锂离子电池性能有显著影响的正极材料的失效形式,如混入金属异物、水分超标、批次一致性差等,阐明了这些失效形式对电池性能造成的严重危害,以及从质量管理角度对如何避免这些失效的发生进行了说明,为进一步预防质量问题的发生、提高锂离子电池的品质作出有力保证。
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 。相比于锂离子电池的其他原材料,正极材料的品种更加多样化,生产工艺也更加复杂,品质失效的风险也就更大,因而对其质量管理的要求也就更高。该文从材料使用者的角度谈一谈锂离子电池正极材料常见的失效形式以及相应的预防措施。
1、正极材料中混入金属异物
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。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。
2、正极材料水分超标
正极材料大都是微米或纳米级颗粒,极易吸收空气中的水分,特别是 N i含量高的三元材料。在制备正极浆料时,如果正极材料水分高,在进行浆料搅拌过程中N M P吸水后会造成 P V DF 溶解度降低,导致浆料凝胶成果冻状,影响加工性能。制成电池后,其容量、内阻、循环和倍率等都会受到影响,因此正极材料的水分与金属异物一样要作为重点管控项目。
产线设备自动化程度越高,粉料在空气中暴露的时间越短,水分引入也就越少。推动材料供应商提高设备自动化程度,如实现全程管道输送,监控管道露点,安装机械手实现自动装料、下料对防止水分引入贡献巨大。但有些材料供应商受限于厂房设计或是成本压力,设备自动化程度不高、制造工序断点较多时就要严格控制粉料暴露时间,中转过程的粉料最好使用充氮气的桶盛装。生产车间的温湿度也是一项重点管控指标,理论上讲露点越低越有利。大多数材料供应商会重点关注烧结工序之后的水分控制,他们认为10 0 0度左右的烧结温度可以除去粉料中的大部分水分,只要严格控制烧结工序之后到包装这个阶段的水分引入,基本可以保证材料水分不超标。当然这并不意味着烧结工序之前就不需要控制水分,因为如果前工序水分引入过多,烧结效率和材料的微观形态都会受到影响。此外,包装方式也是很重要的,大部分材料供应商采用铝塑袋抽真空的包装方式,目前看来这种方式还是最经济有效的。
当然材料设计不同,吸水性也会有较大差异,比如包覆材料差异、比表面积差异等都会影响其吸水性。有些材料供应商虽然在制造过程中防止了水分的引入,但材料本身却具有易吸水的特性,制成极片后水分极难烘出,这就给电池制造商造成了麻烦。因此,在开发新材料时应考虑到吸水性的问题,开发出普适性更高的材料,这对供需双方都大有好处。
3、正极材料批次一致性差
对于电池制造商而言,正极材料批次间差异越小、一致性越好,成品电池的性能才能越稳定。大家都知道磷酸铁锂正极材料的一个最主要缺点就是批次稳定性差,在制浆时往往由于批次波动大,每批次浆料的粘度和固含量都不稳定,这就给使用者带来了麻烦,需要不停地调整工艺去适应。
提高生产设备的自动化程度是提高磷酸铁锂材料批次稳定性的主要手段,然而,目前国内磷酸铁锂材料供应商的设备自动化程度普遍较低,技术水平和质量管理能力不高,提供的材料存在不同程度的批次不稳定问题。站在使用者的角度,如果批次差异不能消除,我们希望一个批次的重量越大越好,当然前提是同一个批次的材料均匀稳定。所以为了达到这一要求,铁锂材料供应商往往在制成成品后增加一步混合工序,即将几个批次的材料进行均匀混合,混合釜的容积越大所盛装的材料就越多,混合出的一个批次的量也就越大。铁锂材料的粒径、比表面积、水分、pH值等指标都会影响到制成浆料的粘度,但往往这些指标都已严格控制在一定范围内,可仍然会出现批次浆料粘度差异大的情况,为了防止批量使用时出现异常,往往在投入使用前模拟生产配方提前制备一些浆料测试粘度,符合要求后再投入使用,但电池制造商如果每次投产前都进行测试会大大降低生产效率,所以便把这项工作前置到材料供应商处,要求材料供应商完成测试符合要求后再发货。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最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。
(1)作业规程的建立。
产品的固有质量是设计出来的、更是制造出来的。因此,操作者如何操作对于控制产品质量尤为重要,应建立详细具体的作业标准。
(2)CT Q的识别。
对影响产品质量的关键指标和关键工序加以识别,对这些关键的管控指标应做特别的监控,并制定相应的应急反应措施。正磷酸铁路线是当前制备磷酸铁锂的主流,其工序包括配料、球磨、烧结、粉碎、包装等,其球磨工序应作为关键工序进行管理,因为球磨后一次粒子粒径的一致性如果控制不好,成品的粒径一致性就会受影响,进而会影响到材料的批次一致性。
(3) S PC的使用。
对关键过程的关键特性参数进行SPC时时监控,对异常点进行剖析,找出导致不稳定的原因、采取有效的纠正措施和预防措施,避免不良品流向客户端。
4、其他不良情况
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,以保证涂覆的质量。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。但如果这种大颗粒的成分不确定,是其它金属异物,那样已经制成的浆料就要全部报废,带来的损失是巨大的。出现这种异常,应是材料供应商内部的质量管理出了问题,大部分正极材料的生产都有过筛工序,筛网有无破损、是否及时检查和更换,如果筛网破损有无防呆措施,出厂检验时是否进行大颗粒的检测等工作还有待完善。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
近日,研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布了《中国小软包锂离子电池行业发展白皮书(2024年)》。白皮书数据显示,2023年全球小软包锂离子电池出货量54.8亿只,同比下滑2.6%,已经连续两年同比下滑。EVTank表示,全球小软包电池出货量的下滑叠加价格的下跌导致整个行业的市场规模在2023年同比下
日前,合康新能在在互动平台上表示,公司目前没有研发储能锂离子电池。
天力锂能4月16日在投资者互动平台表示,公司2023年研发投入占比接近往年水平,暂未研发锂硫电池。
北极星电池网获悉,据八闽国资消息,近日,宁德70000吨锂离子电池正极材料(CD车间)项目主体结构封顶仪式顺利完成。该项目是福建省重点项目,总投资24.45亿元,主要建设C、D两幢车间及相关配套,项目建成投产后,预计可年产7万吨锂离子电池正极材料。
得益于电池技术不断提升,以及中高端新能源乘用车车型增多,新能源汽车电池包容量越做越大正成为趋势。电池中国观察到,近段时间,国内多款热门中高端新车均搭载了70kWh-150kWh带电量的“大”电池包,纯电续航里程超600公里,甚至1000公里。这意味着“大”电池包已成为中高端新车标配,(超)长续航也成
北极星电池网获悉,据贝特瑞消息,4月8日上午,贝特瑞地中海年产5万吨锂离子电池正极材料项目在摩洛哥丹吉尔科技城举行开工仪式。贝特瑞地中海公司董事长杨顺毅,贝特瑞地中海公司总经理杨平州,丹吉尔地中海港集团服务板块董事长/摩洛哥丹吉尔科技城(SATT)总经理JaafarMrhardy,SATT常务副总经理/CR
4月9日,宁德时代德国图林根工厂获得了大众汽车集团模组测试实验室及电芯测试实验室双认证,成为全球首家获得大众集团模组认证、欧洲首家获得大众集团电芯认证的电池制造商(全球首家获得大众集团电芯认证的电池制造商为宁德时代集团总部)。此次认证,是国际一流车企对宁德时代测试验证能力,以及技术
在全球绿色能源和技术的发展浪潮下,我国电源结构持续优化,可再生能源发电装机规模屡创新高。目前,我国已建成了世界上最大的清洁电力供应体系,在全球清洁能源技术价值链中发挥着核心作用。不同于传统能源的是,可再生能源存在着供应不稳定的特点。不同地区、气候下的能源供需存在巨大的差异,在传统
2024年4月7日,为做好电动自行车废锂离子电池回收处置工作,提升电动自行车全链条管理水平,工业和信息化部节能与综合利用司组织召开电动自行车废锂离子电池回收体系建设座谈会,部分地方工业和信息化主管部门、自行车协会及电动自行车生产企业有关人员参加会议。会上,地方工信部门介绍了本地区在推动
北极星储能网获悉,据兰州新区生态环境局消息,近日,《兰州新区生态环境局关于甘肃金麟锂电新材料有限公司200kt/a磷酸系锂离子电池正极材料生产线建设项目环境影响报告表的批复》发布。据介绍,该项目总投资额高达30亿元,年度计划投资5亿元,建成后预计将实现年销售收入超过106亿元。
北极星储能网获悉,4月3日,瑞泰新材在回复投资提问时表示,公司的锂离子电池电解液添加剂以锂盐类添加剂为主,包括双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)以及三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)等,锂离子电池电解液添加剂现有产能共计487.5吨。公司与国内外多家固态电池企业均有合作,将
北极星储能网获悉,据湖南裕能公告称,为满足海外市场需求,提升公司市场地位,公司拟在新加坡设立投资公司,并由投资公司在西班牙设立项目公司,计划投资建设年产5万吨锂电池正极材料项目,总投资金额约为人民币9.82亿元。公司将于拿到相关审批后,开始为期15个月的项目建设,资金来源为自有及自筹资
4月19日,湖南裕能公告称,为满足海外市场需求,提升公司市场地位,公司拟在新加坡设立投资公司,并由投资公司在西班牙设立项目公司,计划投资建设年产5万吨锂电池正极材料项目,总投资金额约为人民币9.82亿元。湖南裕能表示,公司本次对外投资,顺应了全球新能源行业发展趋势,是实施全球化发展战略的
4月22日,惠云钛业公告,拟终止投资建设年产10万吨新能源材料磷酸铁项目,该项目已取得项目备案证、建设用地规划许可证,并已依法取得项目用地的土地使用权。截至目前,该项目已投入资金3031万元。关于终止项目建设的原因,惠云钛业表示,鉴于该项目推进过程中,我国新能源材料市场环境、新能源电池上
当升科技4月19日在互动平台表示,公司已针对电动汽车市场开发出固态电池用关键正极材料,产品已成功导入辉能、清陶、卫蓝新能源、赣锋锂电等固态电池客户,并实现批量销售。
近年来,贵州新能源动力电池及材料产业规模快速增长,发展动能持续增强,供给能力大幅提升,目前已形成动力电池产能37GWh。磷酸铁锂正极材料产能45万吨、磷酸铁产能93万吨、三元正极材料产能10.8万吨……贵州省工业和信息化厅原材料工业处相关负责人介绍,贵州已引进宁德时代、比亚迪、湖南裕能等头部
北极星储能网获悉,据中宏网新疆消息,4月15日,新疆久辰新材料科技有限公司总投资40亿元年产10万吨磷酸锰铁锂正极材料建设项目在新疆伊犁哈萨克自治州霍城县新材料产业园开工奠基。据了解,项目一期于2024年4月开工建设,计划年底建成2条磷酸锰铁锂生产线并投产;二期计划2025年建成2条磷酸锰铁锂生产
磷酸锰铁锂投资热度不减。近日,电池中国获悉,江苏珩创纳米科技有限公司(以下简称“珩创纳米”)完成A轮超1亿元人民币融资,本轮融资由广发信德领投,黄海金控、创维投资、电科基金、正景资本跟投,此轮融资将用于持续产能扩张。在此之前,珩创纳米曾获得沃衍资本Pre-A轮投资。资料显示,珩创纳米成立
中伟股份近日在投资者互动平台表示,公司首期年产8000吨钠电项目已于2023年正式投料投产,实现镍系、钴系、磷系、钠系四大材料体系全覆盖,可为市场不同需求客户提供多元化的产品及技术服务方案,有力保障公司”技术多元化“的战略实施。
北极星电池网获悉,据八闽国资消息,近日,宁德70000吨锂离子电池正极材料(CD车间)项目主体结构封顶仪式顺利完成。该项目是福建省重点项目,总投资24.45亿元,主要建设C、D两幢车间及相关配套,项目建成投产后,预计可年产7万吨锂离子电池正极材料。
北极星电池网获悉,据贝特瑞消息,4月8日上午,贝特瑞地中海年产5万吨锂离子电池正极材料项目在摩洛哥丹吉尔科技城举行开工仪式。贝特瑞地中海公司董事长杨顺毅,贝特瑞地中海公司总经理杨平州,丹吉尔地中海港集团服务板块董事长/摩洛哥丹吉尔科技城(SATT)总经理JaafarMrhardy,SATT常务副总经理/CR
4月11日,山东省人民政府印发济南都市圈发展规划(2024—2030年)(鲁政字〔2024〕34号)。其中提到,立足泰安市(泰山区、岱岳区、肥城市)发展基础,聚力推动“泰山锂谷”“泰山数谷”等一批战略性新兴产业融合集群发展,加速建设“千万千瓦级多元新型储能基地”。规划还指出,前瞻布局未来产业。围
湖南裕能4月22日在投资者互动平台表示,到2023年年末,公司已有磷酸铁锂设计产能约70万吨,有效产能约56万吨。
近日,融和元储成功中标新华水力发电有限公司2024年度磷酸铁锂电化学储能系统集中采购。本次招标磷酸铁锂电化学储能系统集中采购规模4GWh,包括3GWh的0.5C系统(2h系统)和1GWh的0.25C系统(4h系统)。融和元储将为2024年度新华发电投资建设的新能源发电项目磷酸铁锂电化学储能系统提供全套的解决方案
4月1日,随着伊通220千伏变电站通信电源技改工程结束,方形铝壳结构、叠片式的磷酸铁锂电池第一次被应用在国网吉林省电力有限公司通信系统内。这是目前吉林省建成并投入试运行的首套电力通信磷酸铁锂电池系统。该系统存储容量1200安时,可在四平市伊通地区供电异常时保证伊通220千伏变电站通信站供电30
北极星电池网获悉,据四川路桥官微,4月2日,四川蜀能矿产有限责任公司5万吨/年磷酸铁锂新材料项目正式投产,计划于4月6日开始首次发货,向客户进行产品交付。该项目位于四川省乐山市马边彝族自治县劳动工业园区,占地131.66亩,总建筑面积44873平方米,规划产能5万吨/年,采用PLC、DCS、MES三级集成的
2023年全年,宁德时代在磷酸铁锂电池领域的市场份额被比亚迪超过,引发市场担忧。2024年1月、2月为传统淡季,宁德时代反而以45.22%的市占率实现了排名反超,并将同比亚迪在铁锂份额上的差距拉大至16个百分点。宁德时代在稳定铁锂基本盘的同时,正通过快充铁锂、CTC等一系列措施,实现更为强劲的反攻。
3月15日,天原股份在互动平台表示,公司磷酸铁锂正极材料目前处于加工性能验证阶段,昌能煤矿在建设过程中有工程煤产出,预计昌能煤矿于2024年6月底前建成进入试生产。
德方纳米3月15日发布投资者关系活动记录表显示,公司现有磷酸铁锂产能26.5万吨/年,磷酸锰铁锂产能11万吨/年,补锂剂产能5000吨/年,其中磷酸锰铁锂产线可以兼容生产磷酸铁锂。
长协之外,澳洲主要矿商的现货/零单拍卖价格,一直以来也是锂价阶段走势的重要风向标。3月15日,澳大利亚矿商Pilbara以1106美元/吨(约合人民币7960元)的到岸价格,提前结束了一批5000吨、5.5%品味锂辉石散货的拍卖。该批货物预计于2024年12月交付,故对应到2025年1月的锂价。此前市场期待Pilbara本次
北极星储能网获悉,3月18日,恒运广州中新知识城储能电站项目工程EPC总承包招标公告发布。公告显示,本工程建设一座电化学及飞轮混合型储能电站,容量暂按51.025MW/100.01MWh(即电化学储能系统50.025MW/99.76MWh+飞轮储能系统2×0.5MW/0.125MWh),配套建设20kV储能汇流站一座,储能系统经PCS及就地升压
北极星储能网获悉,3月5日,中核集团发布新华水力发电有限公司2024年度磷酸铁锂电化学储能系统集中采购招标公告,招标规模为4GWh。此次招标规格包括:0.5C系统(2h系统)3000MWh和0.25C系统(4h系统)1000MWh,共15家企业入围。根据招标文件,此次采购储能系统所需全套设备的供货,包括但不限于磷酸铁
北极星储能网获悉,欣旺达3月6日在互动平台表示,公司动力电池主要以三元为主,目前正根据市场、客户需求逐步提升磷酸铁锂电池的比例,预计今年公司磷酸铁锂动力电池占比超过50%。工业CT主要用于无损检测,提升质检效率,有助于自动化生产。为了顺应工业发展趋势和潮流,公司积极开拓智能制造领域,推
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!