CAT磷酸铁锂电池压差的过程控制因素

锂电池具有循环寿命长、容量比高、便于携带、无记忆等诸多优点，已越来越多地应用于电动汽车。但由于锂电池本身的结构特点，它是由100多个单体电池串联而成，因此很容易因单体电池之间的电压差而导致故障。电池单体电压差的一致性导致的故障很多，严重时甚至导致安全抛出。比如一个340V的电池组，当一个电芯已经先达到4.2V的保护值时，此时保护板的充电功能就会关闭，即使其他电芯只充到3.9V，也无法补充容量。放电时，容量低的电池会先去较低的保护电压值。即使电池没有完全放电，保护板也会关闭放电功能。这就是所谓的木桶效应，而且会越来越严重。如果继续使用，压力差会导致电池组整体效率下降，主要体现在行程变短、无法通电、行驶中断电、充电不足等现象。
针对这种情况，以某动力电池公司生产的磷酸铁锂电池售后数据为研究对象，分析了其压差故障的原因。优化和改善生产过程中的每道工序，以减少压差的概率。
 
 
 
电池售后市场压差原因分析
 
 
 
根据某动力电池公司市场动力电池故障数据，提取压差故障，对故障电池单体进行拆解分析，并对故障原因进行分类。因此，表1显示了压力差的六个主要原因。
分别是灰尘u002Fparticle自放电、金属碎片、弯折 u 002 FB断片、模块焊接偏差、库存时间长、激光焊渣、外壳短路等问题。
 
 609 ceef 7476 bb _ html _ b 32 a 0 AE 18d 8 a 16 f 2 . png 
 
案例1:
 
问题描述:电芯内部灰尘异物刺破隔膜导致内部短路，出现较大自放电，产生压差。原因:模块中1PCS电池内部的一个尘粒刺破隔膜，导致电池自放电大，电池电压低。老化时间短，极少数电池在自放电筛选时未被有效识别。
 
情况2:
 
问题描述:卷绕时拉环折叠，导致压差异常。
 原因:在模块中，1pcs电芯内部负极的底角被翻转，导致电芯内部微短路，自放电大，电芯电压低。设备中没有加入光纤感应，导致电芯内部部分极片折叠时无法识别，全检后无法识别后续工艺的外观。
 
案例3:
 
问题描述:耳片虚焊导致压力差。
 原因:1。拉环脏影响点焊电流；2.极耳与导排之间有间隙，导致极耳焊接不牢，虚焊。
 极耳的不稳定焊接部分处于半附着不脱焊状态，静态下电池组的电阻和导电性无明显变化，车辆长期运行后极耳脱焊。
 案例4:
问题描述:焊接偏移
 原因:拆解模块发现电芯顶盖焊接偏差，负极铝材与外壳接触导致自放电，焊接偏差原因是电芯过厚，表面不平整，导致焊接轨迹偏差；


 
动力电池压差问题的分类
 
 
通过对市场问题的分析和分类，得出压差的主要原因是灰尘 u002f颗粒自放电、金属碎屑颗粒、极耳弯曲 u002f断裂、模块焊接偏差、存放时间长、激光焊渣、外壳短路。与这些故障相对应的主要工艺是涂层、切割、卷绕、极耳焊接、注射液化和单体电池之间的焊接等。
 
 
 
工序能力提升
 
 
 
针对每道工序制定控制方案，如增加静电除尘器、激光除尘器、粉尘吸附装置，降低粉尘和金属颗粒含量，降低自放电率，避免压差问题。
 
主要措施:
 
生产车间清洁控制:购买除湿系统，更换车间高效过滤器。
 车间清洁度的等级标准从30提高到100，000。
 通过增加包装前对堆体的吸尘，包装短路率明显降低。
 光纤感应添加到层压机的每个角落和凸耳。如果极片折叠，设备会自动报警并停机。
 建立自动化生产线，将点焊从半自动升级为全自动点焊，并进口CC。
d感应检测。

单体电池生产的一致性控制
 
 
 同类型同规格电池的容量、电压、内阻、自放电等参数存在个体差异。组合电池组用于新能源电动汽车时，其性能指标遵循木桶效应，性能指标往往达不到单体电池组的原有水平，从而影响整车性能。如何减少电池组短板，发挥电池组长板优势，使电池组性能符合新木桶效应。
 对单体电池进行以下控制:生产电池容量一致性、内阻一致性、生产电池电压一致性、生产电池K值自放电一致性、CCTu002FCVT一致性...
 
不同的工艺有不同的设备和工艺控制点，如
 
配料工艺需要配备:自动加料称重系统、真空混合机、高速分散系统、双工序退磁系统等。
 涂布工艺需要配备:自动送料系统、双面挤出 u002f喷涂高速涂布系统、≥12道风干系统、在线面密度检测设备等。
 轧制工艺需要配备:正极热压工艺、负极两次连续轧制工艺、在线测厚闭环控制系统、极片剥离强度检测设备等。
 拉片切割 u 002 f卷绕 u 002 f焊接等工序需要配备:在线x光检测、自动流水线、高速五金模切、带CCD的自动层压机、自动铝塑膜拉伸机、顶边封口。
机器和吊耳数量和位置在线监测系统，焊接区域和焊渣在线监测和清理设备等。
 注液工艺需要配备:自动高真空快速烘烤线、自动注液线、自动激光焊接生产设备、自动氦气气密性检测系统等。
 成型工艺需要配备:高温夹具压力成型系统、自动双封成型线、自动氦气气密性检测系统等。
 分卷流程需要配备:自动分卷线、自动分组系统等。
 对电池组进行以下一致性控制:同组电池静压差、同组电池动压差、同组电池充放电温度开启一致性、同组电池DCR一致性、电池组EOL一致性...
 需要配备:自动包装线、激光焊接设备、电芯高度和厚度识别、螺栓扭矩监测系统、恒温充放电检测系统、在线EOL设备、气密性和重量检测设备、法规识别信息检测系统。
 通过科学的数据监测和分析，根据数据对工艺设备进行优化调整，逐步完善，提高对压差影响因素的控制，进一步降低压差。
 
 
 
结束语
 
 
 
动力电池的压差管理是世界级难题。目前还没有厂商能彻底解决这个问题。只能通过各种方式探索压差产生的原因，一步步降低。
 通过工艺提升和监控生产工艺
这是减少压差问题的有效方法。目前已经进行了有益的尝试。目前效果明显，但需要进一步收集数据，明确措施。