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。
据外媒报道,美国储能系统和可再生能源服务提供商Fluence公司在5月8日发布了其2025财年第二季度财务业绩报告(即1月1日至3月31日这三个月的业绩)。该公司在其发布公告中指出,贸易关税不确定性导致Fluence公司降低了该公司2025财年收入和息税折旧摊销前利润(EBITDA)业绩预期,尽管如此,该公司首席
作者:彭鹏1王成东2陈满1王青松2雷旗开1金凯强2单位:1.南方电网调峰调频发电有限公司储能科研院2.中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室引用本文:彭鹏,王成东,陈满,等.某钛酸锂电池储能电站热失控致灾危害评价[J].储能科学与技术,2025,14(4):1617-1630.DOI:10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1006本
北极星储能网获悉,6月3日消息,福建省科学技术厅等四部门关于组织申报2025年高校产学研联合创新项目的通知,新材料方向包括,锂离子电池、燃料电池等关键材料及工程化技术;电池梯级利用与绿色回收技术;乏燃料后处理技术;先进锂离子电池、动力锂离子电池凝胶聚合物电解质、高离子电导率和高稳定的无
5月29日17时06分,江苏吴中区太湖街道雷山路与东太湖路交叉口处往西60米一货车运载的磷酸锂电池组起火。消防员立刻同步调派叉车转移起火电池组至安全区域,结合锂电池起火的特殊性最终决定使用“围堰淹没处置战法”快速控制火情,有效避免次生灾害。约半小时后,火势已被控制,一小时后明火已完全扑灭
北极星储能网获悉,6月3日,1批汽车用钠离子动力电池组,经福州海关所属宁德海关关员现场实施危包使用鉴定合格,并取得危险货物包装使用鉴定证书后顺利出口。据悉,这是全国首批钠离子汽车动力电池出口。钠离子电池是一种新型二次电池,其工作原理与锂离子电池类似,通过钠离子在正负极间的往复移动实
北极星储能网获悉,6月2日消息,为加强锂离子电池全生命周期安全与质量管理,市场监管总局(国家标准委)近日批准发布《锂离子电池编码规则》(GB/T45565—2025),并将于2025年11月1日起实施。该标准由中华人民共和国工业和信息化部提出,归口于中国电子技术标准化研究院,由比亚迪、宁德时代、亿纬锂
北极星储能网获悉,近日,住房和城乡建设部应用锂离子储能系统的光伏高层建筑火灾风险评估及验证、光伏高层建筑火灾辅助逃生设施及简易自动喷水灭火系统的应用可靠性及关键技术验证发布了中标公告。中国建筑科学研究院有限公司以80.00万元中得。住房和城乡建设部应用锂离子储能系统的光伏高层建筑火灾
北极星储能网获悉,截至5月26日,云南省新型储能累计并网投产总装机突破300万千瓦,达303.5万千瓦/607万千瓦时,提前超额完成“十四五”规划目标。新型储能是指除抽水蓄能以外的储能技术,包括锂离子电池、液流电池、飞轮储能、压缩空气储能、氢储能等。
北极星储能网获悉,5月30日,珠海冠宇发布投资项目建设内容变更的公告。2022年,珠海冠宇子公司浙江冠宇电池有限公司(以下简称“浙江冠宇”)拟在重庆市万盛经济技术开发区(以下简称“万盛经开区”)内依法投资设立项目公司投资建设高性能新型锂离子电池项目,项目预计总投资人民币40亿元(最终项目
北极星储能网获悉,5月28日,广东东莞发布2024年度新型储能高质量发展专项资金申报工作。面向锂离子电池、钠离子电池、液流电池、固态电池等先进新型储能技术路线的原材料、元器件、工艺装备、电芯模组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)、储能变流器(PCS)、系统集成等领域建设的增资扩产项
全球新能源产业进入高速增长期,但政策不确定性、技术迭代加速、国际竞争加剧等因素导致法律风险频发。近年来,全球新能源产业呈现爆发式增长态势。然而,行业高速发展背后暗藏多重法律风险。(作者:莫泰京北京市盈科律师事务所律师)新能源行业法律风险白皮书——合规挑战与应对策略目录一、行业趋势
宁德时代重新入股江西升华后,双方的合作关系再进一步。这次宁德时代预定了更多磷酸铁锂产能。6月5日晚间,富临精工发布公告,子公司江西升华与宁德时代签署补充协议,对2024年8月达成的业务合作协议进行修订。协议修订后,宁德时代对江西升华的支持力度进一步增强,承诺的采购期间有所延长,采购规模
富锂锰基(LRM)材料,因其超高比容量和低成本等优势,被行业寄予厚望。近期,通用汽车宣布,将与LG新能源合作,推出新型富锂锰基方形电池,并将该电池应用于未来通用电动卡车和全尺寸SUV。通用汽车的目标是,成为首家在电动汽车上部署富锂锰基电池的汽车制造商。据了解,该富锂锰基电池计划将于2027年
北极星储能网获悉,6月6日消息,盛新锂能在机构调研中表示,公司在印尼新建的6万吨锂盐项目已于2024年投入试生产,目前部分核心客户的认证已进入最后环节,预计第三季度将批量供货。此外,公司非常看好固态电池发展前景,在固态电池关键材料金属锂方面有业务布局,公司金属锂项目已建成产能500吨,超薄
随着全球储能市场需求持续增长,行业竞争日益激烈,终端降本压力不断加大。在此背景下,储能电芯产品正加速从第一代280Ah、第二代314Ah向500Ah+、600Ah+迭代升级,部分头部企业更是已将技术触角延伸至1000Ah+超大容量领域。然而,在136号文推动行业从政策驱动转向价值驱动的关键阶段,行业需要的不仅是
2025年,磷酸铁锂“大洗牌”已经开始。6月2日,中核钛白公告称,拟终止年产50万吨磷酸铁募投项目。钛白粉、磷化工等跨界企业正在加速出局。然而,就在此时头部企业却已经纷纷绑定大单、加大投资。6月3日,湖南裕能宣布定增募资48亿!拟投建各类磷酸盐正极材料。正所谓,几家欢乐几家愁!磷酸铁锂,作为
北极星储能网获悉,近日,升容科技年产2000吨锂电池正极补锂剂项目投产仪式在常德经开区举行,该项目系湖南省首条量产锂电池正极补锂剂全自动化生产线。湖南升容科技有限公司是一家新能源科技创新企业,主要从事锂电池正极补锂剂及高容量正极材料的研发制造。正极补锂剂用于提高锂电池的循环使用寿命、
北极星储能网获悉,6月3日,湖南裕能向特定对象发行股票募集说明书,本次发行股票的发行对象为不超过35名特定对象,向特定对象发行股票的发行数量按照募集资金总额除以发行价格确定,同时不超过本次发行前公司总股本的15%,即不超过113,587,960股(含本数),发行股票募集资金总额不超过480,000万元,
在能源转型与技术革新的浪潮中,远航锦锂顺应行业发展需求,凭借深厚的技术积累与创新实力,推出循环再生系列电芯。这一系列创新产品不仅性能卓越,更为可再生能源的高效利用与广泛应用提供了全新的解决方案,有望引领新能源行业迈向更加绿色、高效、智能的新纪元。远航锦锂与上下游开展深度的技术合作
北极星储能网获悉,5月30日,容百科技在投资者互动平台表示,受益于动力客户上量及小动力新国标政策等方面影响,公司磷酸锰铁锂产品安全性能及性价比优势凸显,现有产能已实现满产满销,预计2026年市场需求将继续大幅提升;同时,目前公司锰铁锂产品已完成快充技术研发,可满足4C以上的快充需求,后续
北极星储能网获悉,6月2日,龙蟠科技发布公告,公告显示,公司控股孙公司锂源(亚太)与EveEnergyMalaysiaSdn.Bhd.(简称“EveEnergy”)签署了《产品供应框架协议》。协议约定,预计将由锂源(亚太)及其关联企业自2026至2030年间合计向EveEnergy及其关联企业销售15.2万吨符合双方约定规格的磷酸铁锂
据外媒报道,近日,三星SDI与通用汽车同意于2027年在印第安纳州合资厂导入电动车用磷酸铁锂电池生产线。原先该厂仅规划生产镍含量超过80%的三元锂电池,现改为并行生产。电池网注意到,3月14日,三星SDI宣布,将通过发行新股筹集2万亿韩元(折合人民币约99.6亿元),用于投资美国和欧洲的工厂以及新技
近期,多座储能电站获最新进展,北极星储能网特将2025年6月3日-2025年6月6日期间发布的储能项目动态整理如下:180MW/720MWh!国家电投黄河水电最大储能电站并网投产!5月30日,青海海南州塔拉滩上捷报传来,黄河公司建设的贡玛储能电站正式并网,标志着公司目前最大容量集中式储能电站建成投运。至此,
北极星储能网讯:6月6日,广东湛江徐闻200MW/400MWh独立共享储能电站项目EPC总承包工程采购发布。本次招标为预招标,项目位于广东省湛江市徐闻县,招标人为湛江天转储能科技有限公司,由中国能建广东院持股90%。项目建设8套高压级联全液冷储能单元,电池采用磷酸铁锂电池,以220kV电压等级拟接入当地电
“储能市场化”这一美好愿景,终于将照进现实、加速落地。但就当下而言,其实大多数储能企业并没有做好应对市场化的准备,政策的迅猛推进将倒逼储能技术快速迭代,尤其将压力传导给电池管理系统BMS。在此过程中,以协能科技为首的BMS企业,有望成为储能变革新时代的探路先锋!多次“首”创!“三代”BM
北极星储能网讯:6月5日,中国电气装备发布了2025年度储能电芯集采,本次采购共分为四个标段,分别采购50Ah、100Ah、280Ah、314Ah电芯,以及电芯入围框采。合计10个标包,总采购量超过7248MWh,其中314Ah电芯采购量为7.2GWh。具体来看,要求同一标段内同一品牌只允许一个应答主体参与。其中50Ah磷酸铁
宁德时代重新入股江西升华后,双方的合作关系再进一步。这次宁德时代预定了更多磷酸铁锂产能。6月5日晚间,富临精工发布公告,子公司江西升华与宁德时代签署补充协议,对2024年8月达成的业务合作协议进行修订。协议修订后,宁德时代对江西升华的支持力度进一步增强,承诺的采购期间有所延长,采购规模
富锂锰基(LRM)材料,因其超高比容量和低成本等优势,被行业寄予厚望。近期,通用汽车宣布,将与LG新能源合作,推出新型富锂锰基方形电池,并将该电池应用于未来通用电动卡车和全尺寸SUV。通用汽车的目标是,成为首家在电动汽车上部署富锂锰基电池的汽车制造商。据了解,该富锂锰基电池计划将于2027年
据外媒报道,美国储能系统和可再生能源服务提供商Fluence公司在5月8日发布了其2025财年第二季度财务业绩报告(即1月1日至3月31日这三个月的业绩)。该公司在其发布公告中指出,贸易关税不确定性导致Fluence公司降低了该公司2025财年收入和息税折旧摊销前利润(EBITDA)业绩预期,尽管如此,该公司首席
6月5日,长丰皖能风电开发有限公司发布了长丰县庄墓100MW200MWh储能电站项目EPC招标公告。项目安徽省合肥市位于长丰县庄墓镇,本项目储能容量为100MW/200MWh,储能设备布置在站区的北侧,拟采用20组5MW/10MWh储能单元,配套建设1座110kV升压站及综合楼,以1回110kV线路接入220kV庄墓变(直线距离约200
随着近期云南多个新型储能电站密集投产,云南省新型储能装机于5月31日突破400万千瓦,达到465.5万千瓦,超额实现“十四五”规划目标。其中,集中共享储能达435.5万千瓦、占新型储能总装机比例达93.5%,且主要以锂电池技术为主。近年来,随着“双碳”目标与“两型”建设加速推进,云南省聚焦“三个定位
北极星储能网获悉,5月28日,陕投集团首座煤矿+储能智慧能源项目在陕西宝鸡麟北煤业园子沟煤矿成功投运。该项目由陕投集团所属秦龙电力能动科技投资建设。项目总投资约580万元,位于园子沟煤矿110kV变电所内,配置2套2.5MW/5MWh磷酸铁锂电化学储能系统,总装机容量为5MW/10MWh,系统采用智能液冷技术和
北极星储能网讯:6月5日,四川彭州100MW/200MWh电化学+2.5MW超级电容混合式独立储能电站项目EPC招标发布。项目业主为彭州拓港能源科技有限公司,建设资金来源为自筹。项目拟采用先进的磷酸铁锂电池系统+超级电容系统,在四川省成都市彭州市建设总规模102.5MW/200.04MWh新型独立储能项目,项目占地面积2
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!