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影响锂电池直流内阻的工序环节

文章来源:PNAS普纳斯能源官网 人气:16 发表时间:2026-01-09 15:46:19
锂电池的直流内阻(DCIR)是衡量其性能的关键指标之一,它直接影响电池的充放电效率、功率输出以及使用寿命。DCIR测试结果的准确性和稳定性对于评估锂电池的质量和性能非常重要。影响锂电池DCIR测试的核心工序集中...
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锂电池的直流内阻(DCIR)是衡量其性能的关键指标之一,它直接影响电池的充放电效率、功率输出以及使用寿命。DCIR测试结果的准确性和稳定性对于评估锂电池的质量和性能非常重要。影响锂电池DCIR测试的核心工序集中在极片制备、电芯装配和化成老化三大环节,下面将对各环节的具体关键工序进行详细分析。


一、极片制备工序


(一)极片涂布


极片涂布过程中,涂布质量对DCIR有着显著影响。涂布不均是常见问题,若活性物质局部过厚或过薄,会使电流分布不均。当电流在极片上分布不均匀时,会导致局部电阻增大,从而直接拉高DCIR。另外,涂布缺料会造成局部无活性物质,形成“虚接触”。这种“虚接触”就如同电路中的断点,使得电流通过时遇到极大阻碍,显著增大内阻,进而影响DCIR测试结果。


(二)极片辊压


极片辊压的程度对DCIR也有重要影响。辊压过松时,极片孔隙率过高,活性物质与集流体接触不紧密。这会导致电子在活性物质与集流体之间的传输受到阻碍,内阻偏大,使得DCIR上升。相反,若辊压过紧,会破坏活性物质结构,堵塞离子通道。离子通道被堵塞后,离子的传输变得困难,同样会使DCIR上升。


(三)极片裁切/分条


极片裁切/分条过程中,若裁切时产生的毛刺未清理,会引发一系列问题。毛刺可能会刺穿隔膜,导致微短路。微短路会使电池内部的电流路径发生异常,增加电阻,使测试的DCIR异常偏大。此外,毛刺还可能导致极片与极耳接触不良,进一步影响电流的传输,同样会使DCIR异常偏大。


二、电芯装配工序


(一)极耳焊接


极耳焊接质量是影响DCIR的重要因素。焊接虚焊、假焊会导致极耳与集流体接触电阻剧增。虚焊和假焊使得极耳与集流体之间的连接不牢固,电流通过时会产生较大的接触电阻,从而使DCIR超标。另外,焊渣残留会造成接触不良,这也是DCIR超标的常见原因之一。焊渣的存在会阻碍电流的正常传输,增加电阻,进而影响DCIR测试结果。


(二)电芯卷绕/叠片


电芯卷绕/叠片过程中的工艺控制对DCIR有显著影响。卷绕对齐度差,如极片偏移、叠片错位,会减少正负极活性物质的有效接触面积。有效接触面积减少会增加离子传输阻力,使得离子在电池内部的移动变得困难,从而导致DCIR上升。此外,卷绕张力不均还可能导致隔膜褶皱,隔膜褶皱会影响离子导通,进一步增加电阻,影响DCIR测试结果。


(三)注液工艺


注液工艺对DCIR的影响主要体现在注液量和静置时间上。注液量不足会使电解液无法完全浸润极片,形成“干区”。“干区”的存在使得离子在这些区域无法正常传输,增大内阻,导致DCIR偏高。注液后静置时间不够,电解液对极片的浸润不充分,同样会影响离子的传输,使DCIR偏高。


三、化成老化工序


(一)化成工艺


化成工艺参数对SEI膜的形成有重要影响,进而影响DCIR。化成电流过小或时间过短,会导致SEI膜(固体电解质界面膜)形成不完整、不致密。不完整、不致密的SEI膜在后续电池循环过程中,无法有效地保护电极材料,会使内阻持续上升。另外,化成温度异常也会影响SEI膜质量。不同的温度条件会影响SEI膜的组成和结构,间接改变DCIR。


(二)老化工艺


老化工艺对DCIR的影响主要体现在老化时间和老化环境温度上。老化时间不足,电解液与极片未充分反应,SEI膜未稳定。未稳定的SEI膜会影响离子的传输和电池的性能,导致测试的DCIR偏高。老化环境温度波动过大,会导致不同电芯的DCIR一致性变差。不同电芯在温度波动的环境下,其内部的化学反应和离子传输情况会有所不同,从而使得DCIR的测试结果出现差异。


四、结论


综上所述,影响锂电池DCIR测试的核心工序集中在极片制备、电芯装配和化成老化三大环节。极片制备工序中的涂布、辊压和裁切/分条,电芯装配工序中的极耳焊接、卷绕/叠片和注液工艺,以及化成老化工序中的化成工艺和老化工艺,每个环节的工艺控制都对DCIR有着重要影响。在锂电池的生产过程中,需要严格控制这些关键工序的工艺参数,以确保锂电池的DCIR测试结果符合要求,提高锂电池的质量和性能。同时,对于DCIR异常的情况,需要从这些核心工序入手,进行全面排查和分析,找出问题所在并及时解决。

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