王艷萍，李德勝，鄧永勇，朱明新，何 東，楊樹成

（1.青海時(shí)代新能源科技有限公司，青海 西寧 810000；2.青海泰豐先行鋰能科技有限公司，青海 西寧 810000）

本文將首先針對(duì)鋰電池的概念進(jìn)行分析之后對(duì)鋰離子電池品質(zhì)異常的原因作出分析并給出相應(yīng)的檢查方法，提高我國(guó)鋰離子電池生產(chǎn)質(zhì)量。

1 鋰離子電池概念及功能要求

鋰離子電池從電池的基本功能來(lái)看，可以分為四種功能，鋰離子電池應(yīng)當(dāng)具有密閉作用，并且應(yīng)當(dāng)滿足絕緣要求，導(dǎo)電要求及化學(xué)要求，下面將針對(duì)這四種要求進(jìn)行分析。

1.1 鋰離子電池分類

鋰電池通常分為2大類，分別是：①鋰金屬電池，一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池；②鋰離子電池，一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。按鋰電池的外形分類的話，鋰離子電池分為方形鋰電池和圓柱形鋰電池。按照慪氣包裝分類又可以分為鋁殼鋰電池，鋼殼鋰電池，軟包電池。鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰金屬電池作為一次電池，不可用于二次充電用，因此不再被使用。鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。3C鋰電池就是人們?nèi)粘Ｓ玫氖謾C(jī)，平板，筆記本電腦等所使用的電池。3C鋰電池的成品電池都要先經(jīng)過(guò)測(cè)試才能被應(yīng)用，測(cè)試的主要目的是為了測(cè)試其性能和質(zhì)量是否達(dá)到了合格標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 密閉功能

鋰離子電池的密閉功能是指應(yīng)當(dāng)保障電池內(nèi)的電解液不能露出離離子電器之外，其次還應(yīng)當(dāng)防止水分進(jìn)入電池內(nèi)部對(duì)電池造成破壞。生產(chǎn)廠家通過(guò)鉚合式封口體壓緊，并且應(yīng)當(dāng)在電池的接縫處與針孔處都做好防漏液的準(zhǔn)備，能夠有效的杜絕電池內(nèi)與電池外部的液體流出或侵入現(xiàn)象。若電池出現(xiàn)密閉功能不合格的現(xiàn)象，那么水分子會(huì)進(jìn)入電池內(nèi)部，導(dǎo)致電池膨脹，容易使底離子電池發(fā)生爆炸。

1.3 絕緣功能

鋰離子電池在生產(chǎn)過(guò)程中也應(yīng)當(dāng)保障其絕緣的功能，鋰離子電池的正極與負(fù)極若不能保持絕緣的話，那么電池將會(huì)喪失其功能。鋰離子電池若不能保證其絕緣功能，那么當(dāng)正負(fù)極接觸導(dǎo)電物體之后，便會(huì)導(dǎo)致電池短路的現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)導(dǎo)通電阻越小，短路越大時(shí)，產(chǎn)生的電流會(huì)相應(yīng)增加，這會(huì)使電池本身過(guò)熱，從而縮短了電池的使用壽命，并且還可能造成電池爆炸起火等危險(xiǎn)情況的發(fā)生[1]。

1.4 導(dǎo)電功能

鋰離子電池還應(yīng)當(dāng)滿足導(dǎo)電功能，使電池內(nèi)的電子能夠作用到電池具之中，在這個(gè)過(guò)程中，生產(chǎn)廠家應(yīng)當(dāng)注重電池部件焊接磨合的方式，若出現(xiàn)接觸或焊接強(qiáng)度不足的情況，電池在受到較大的外力沖擊時(shí)，會(huì)影響其自身的導(dǎo)電性能，并且會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部的內(nèi)阻增大，破壞電池的導(dǎo)電功能。

1.5 化學(xué)功能

電池的化學(xué)功能是指電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)與離子擴(kuò)散兩個(gè)狀態(tài)，電池的化學(xué)反應(yīng)是指在充電的過(guò)程中電極上的石墨能夠吸收正極中的電離子，在放電時(shí)則呈現(xiàn)出相反的狀態(tài)，在離子擴(kuò)散的過(guò)程中，正負(fù)極之間的電解液進(jìn)行移動(dòng)擴(kuò)散，使得上述化學(xué)反應(yīng)能夠持續(xù)進(jìn)行。通過(guò)鋰離子電池的分析可以得知，鋰離子電池在制作時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足電池運(yùn)轉(zhuǎn)的四項(xiàng)基本功能，下面將針對(duì)鋰離子電池品質(zhì)異常的原因進(jìn)行分析。

2 品質(zhì)異常原因分析

通過(guò)鋰離子電池的分析中可以得出鋰離子電池想要正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要滿足4個(gè)條件，但是在生產(chǎn)過(guò)程中鋰離子電池會(huì)經(jīng)常遇到品質(zhì)異常的問(wèn)題，下面將對(duì)導(dǎo)致鋰離子電池異常的原因進(jìn)行分析研究。

2.1 基本功能異常原因分析

假若鋰離子電池出現(xiàn)漏液的情況，那么則說(shuō)明鋰離子電池的內(nèi)部焊接處以及注液封口處及安全閥等都可能存在一定的質(zhì)量問(wèn)題，密閉不嚴(yán)會(huì)使漏液和水分進(jìn)入電池之中導(dǎo)致電池的膨脹，這些現(xiàn)象能夠通過(guò)觀察電池的表面觀察到。若電池在使用過(guò)程中出現(xiàn)電池發(fā)熱，著火膨脹等現(xiàn)象，那么可以說(shuō)明鋰離子電池的絕緣功能已經(jīng)喪失，這就說(shuō)明擔(dān)任絕緣功能的零部件已經(jīng)出現(xiàn)了問(wèn)題，同時(shí)，若電池中存在金屬異物還容易形成銅導(dǎo)電的現(xiàn)象，導(dǎo)致電池發(fā)熱起火。導(dǎo)電功能的喪失，則是由于電池生產(chǎn)過(guò)程中導(dǎo)電金屬的焊接不良所導(dǎo)致的，在電池受到振動(dòng)或沖擊時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電不良的現(xiàn)象，但是在實(shí)際生產(chǎn)檢測(cè)過(guò)程中，即使電池存在焊接不良的現(xiàn)象，但仍有電流通過(guò)也可能會(huì)被判斷為正常品。鋰離子電池的化學(xué)功能喪失表現(xiàn)為鋰離子電池在使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)電量不足的問(wèn)題，這是由于鋰離子電池內(nèi)部的離子擴(kuò)散出現(xiàn)了一定的問(wèn)題，電池中的電解成分不足，或當(dāng)電池混入多余水分中也會(huì)發(fā)生這類問(wèn)題，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致電池膨脹的情況產(chǎn)生。

2.2 異常原因分離

在進(jìn)行品類異常分析中，異常原因可分為4類情況，假若電池出現(xiàn)漏液現(xiàn)象，檢查人員應(yīng)當(dāng)檢查確認(rèn)漏液的部位，漏液現(xiàn)象的產(chǎn)生可能是直接原因，也可能是間接原因，所以檢測(cè)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)開(kāi)路電阻與電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，從而判斷出電池漏液是否是單純的密封不良問(wèn)題引發(fā)的[2]。其次，若電池出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，那么則是由于電池內(nèi)部的氣體由于內(nèi)外物短路導(dǎo)致發(fā)熱而生成的現(xiàn)象。若電池膨脹與漏液同時(shí)存在，那么則可能說(shuō)明電池中滲入了部分水分，導(dǎo)致電池內(nèi)部出現(xiàn)短路發(fā)熱的情況產(chǎn)生。同時(shí)電池在超過(guò)60℃的充電環(huán)境下，導(dǎo)致超電解液不足也會(huì)出現(xiàn)電池的膨脹的現(xiàn)象。如果電池內(nèi)部的開(kāi)路電壓出現(xiàn)下降現(xiàn)象，那么可能是由于電池內(nèi)部產(chǎn)生了短路或微短路的情況。而電池內(nèi)部的內(nèi)阻增大則是由于導(dǎo)電部件焊接不合格或電池中存在異物所發(fā)生的異常反應(yīng)。通過(guò)異?，F(xiàn)象的4種分類可以得知出鋰離子電池出現(xiàn)問(wèn)題后的外部表現(xiàn)，下面將研究鋰離子電池的檢查方法。

3 檢查方法

通過(guò)鋰離子電池的異常原因分析中可以獲悉，鋰離子電池品質(zhì)出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)產(chǎn)生電池膨脹、發(fā)熱等多種現(xiàn)象，為了增強(qiáng)鋰離子電池的生產(chǎn)品質(zhì)，提高鋰離子電池的食用安全性，下面將研究鋰離子電池的檢查方法。

3.1 密閉不良檢測(cè)方式

在進(jìn)行鋰離子電池密閉不良的檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)人員可以采用實(shí)體顯微鏡進(jìn)行檢測(cè)工作，一般而言鋰離子電池若出現(xiàn)漏液等現(xiàn)象，則會(huì)在電池中產(chǎn)生一些細(xì)微的痕跡，檢測(cè)人員可以首先對(duì)鋰離子電池的外觀進(jìn)行觀察，檢測(cè)出可能存在變形劃傷的痕跡，初步確認(rèn)鋰離子電池漏液部位之后，檢測(cè)人員可以采用顯微鏡對(duì)認(rèn)定部位進(jìn)行顯微鏡的觀察工作。觀察后可以得知，電池密閉功能喪失時(shí)會(huì)產(chǎn)生多種情況，例如封口體接縫焊接時(shí)激光束位置偏移，封口體與電池之間存在異物附著，導(dǎo)致焊接時(shí)產(chǎn)生孔洞等，通過(guò)顯微鏡檢測(cè)這些缺陷都能夠被找出，從而降低電池漏液的幾率。

3.2 短路現(xiàn)象檢查

鋰離子電池短路檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)人員應(yīng)當(dāng)首先使用顯微鏡尋找電池的電極端子，是否出現(xiàn)熔融變色現(xiàn)象，并且應(yīng)當(dāng)確認(rèn)電池是否存在外部短路的情況產(chǎn)生，通常而言大電流通過(guò)的地方會(huì)產(chǎn)生較高的溫度造成電極端子熔融變色，并且電池罐與端子之間的金屬被意外接觸的場(chǎng)合較多，在端子的四周封口處及相鄰部位容易發(fā)現(xiàn)上述的痕跡。在檢測(cè)過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)外部短路，持續(xù)時(shí)間數(shù)秒之上，這是由于負(fù)極引板發(fā)熱的過(guò)程中，隔離紙產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的收縮情況，并且外部短路的溫度較高，可能達(dá)到120℃之上，導(dǎo)致電池發(fā)生燃燒起火的現(xiàn)象。

3.3 電池拆解檢測(cè)

在進(jìn)行電池檢測(cè)過(guò)程中，一些檢測(cè)需要對(duì)電池進(jìn)行拆解處理，電池拆解的第一步檢測(cè)人員需要將電池的封口體進(jìn)行去除，正在整個(gè)過(guò)程中需要十分小心，避免電池封口體遭到人為破壞。在封口體被拆除之后，檢測(cè)人員要首先對(duì)卷回體上部以及封口體之間的連接處進(jìn)行細(xì)致觀察，觀察是否出現(xiàn)熔融的現(xiàn)象，檢測(cè)完成之后，檢測(cè)人員還要對(duì)電池內(nèi)部的構(gòu)造進(jìn)行觀察，尋找電池中是否存在異物，異物的入侵會(huì)導(dǎo)致電池中出現(xiàn)短路現(xiàn)象，從而使電池在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)發(fā)熱、冒煙等情況。并且由于電池可能存在短路現(xiàn)象，所以在檢測(cè)過(guò)程中檢測(cè)人員還需要觀察隔離紙是否收縮，若隔離紙收縮情況嚴(yán)重，則表明電池中已經(jīng)出現(xiàn)了外部短路，需要及時(shí)更換電池部件。電池拆解的過(guò)程中檢測(cè)人員在檢測(cè)完成之后，若未發(fā)現(xiàn)電池出現(xiàn)故障，則應(yīng)當(dāng)及時(shí)的對(duì)電池進(jìn)行重新組裝工作，避免電池內(nèi)部落如灰塵異物，從而對(duì)電池造成二次損傷。

3.4 微短路檢測(cè)

在進(jìn)行微短路檢測(cè)的過(guò)程中，檢測(cè)人員很難在隔離紙和電機(jī)上找到發(fā)生微短路的部位，所以在這個(gè)過(guò)程中，檢測(cè)人員應(yīng)當(dāng)適當(dāng)推測(cè)導(dǎo)致微短路產(chǎn)生的原因。導(dǎo)致電池V短路的情況有很多，其中電極圖層上的活性物質(zhì)脫落形成微短路的情況較多，并且電極表面有微小的凸起，也可能造成電池出現(xiàn)微短路的現(xiàn)象，空氣中的粉塵也有幾率附著在隔離紙之中，在觀察過(guò)程中隔離只會(huì)出現(xiàn)黑色的斑點(diǎn)，這也被認(rèn)為是導(dǎo)致微短路產(chǎn)生的原因。在檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)人員可以將隔離紙進(jìn)行分解并進(jìn)行干燥處理，測(cè)定隔離紙的阻抗性，由于完整的隔離紙其阻抗性是無(wú)限大的，所以在測(cè)試過(guò)程中若隔離紙的阻抗性有相應(yīng)的阻抗數(shù)值，那么則可以說(shuō)明隔離紙出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)破損，從而產(chǎn)生微短路的情況。

3.5 導(dǎo)電異常與電解液檢測(cè)

異常導(dǎo)電發(fā)生的原因較為簡(jiǎn)單，檢測(cè)人員應(yīng)當(dāng)首先檢查銀板是否存在斷裂現(xiàn)象，并對(duì)引板或封口處是否存在焊接松動(dòng)的現(xiàn)象進(jìn)行考量。在檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)人員可以通過(guò)X射線的方式進(jìn)行判斷[3]。電池電液不足會(huì)導(dǎo)致電池喪失其化學(xué)功能，所以在進(jìn)行電解液檢查的過(guò)程中，檢測(cè)人員可以通過(guò)稱重的手段判斷電解液是否充足，從而提高電池檢測(cè)的準(zhǔn)確性，電解液不足的表現(xiàn)為電池電阻相較于正常電池電阻而言較高，其次在電池分解過(guò)程中電解液不足的電池中的隔離紙比正常電池的隔離紙干燥。

3.6 水分混入

檢測(cè)人員在檢測(cè)電池內(nèi)部是否有水分，混入的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)首先對(duì)不同的電池采用不同的檢測(cè)辦法，對(duì)于鐵罐型電池而言，若體溫是內(nèi)部進(jìn)入水分，則可能會(huì)被水分侵蝕，從而形成小孔排布在鐵罐的表面之中。對(duì)于鋁罐型電池而言，研究人員需要在負(fù)極端子壓板或與直接處的負(fù)極銅箔上進(jìn)行分析，若有水分子進(jìn)入那么這兩個(gè)部位會(huì)呈現(xiàn)黑色[4]。并且若電池中存在水分混入的問(wèn)題，那么電池會(huì)產(chǎn)生膨脹內(nèi)阻變大等情況。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)鋰離子電池品質(zhì)異常原因分析及檢查方法可以得知，鋰離子電池是一種常用的電池種類，其在運(yùn)作過(guò)程中應(yīng)當(dāng)滿足密閉、絕緣、導(dǎo)電、及化學(xué)功能，當(dāng)上述四類功能出現(xiàn)問(wèn)題之后，鋰離子電池會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱膨脹等多種問(wèn)題，檢測(cè)人員檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)通過(guò)顯微觀察、拆解觀察等多種觀察手段確認(rèn)出現(xiàn)故障的部位，提高鋰離子電池檢查工作質(zhì)量。