锂离子动力电池铝壳壳体电位研究

蔡晓利 郭毓优

（中航锂电（洛阳）有限公司，河南洛阳 471003）

锂离子动力电池铝壳壳体电位研究

蔡晓利 郭毓优

（中航锂电（洛阳）有限公司，河南洛阳 471003）

分析影响锂离子动力电池外壳电位的影响因素，结果表明：壳体表面残留的电解液，电芯外层隔膜破损，极耳包胶不完整均会影响壳体电位；正极对壳体电位超过1V，会导致壳体腐蚀的发生。为避免壳体发生腐蚀，通常采用的方法有对电芯外部增加绝缘保护袋，在铝壳内部增加绝缘保护涂层，对极耳进行绝缘胶纸全覆盖。

锂离子动力电池；铝壳电位；腐蚀

由于环境污染严重以及石油能源的危机，锂离子电池以其高的能量密度、环境友好等优点，得到重点关注。其中铝壳锂离子电池，由于铝来源广且价格相对较低，质轻、具有延展性、易加工、重量比能量高等优点被广泛应用。为了防止壳体腐蚀，目前采用的是正极和盖板导通的方法，以降低正极对壳体的电位，理论上正极和壳体导通后正极与壳体间的电压应为0V，但实际生产过程中出现了正极和壳体间电压大于0V的电池，现对这部分电池进行研究，分析其异常原因，并制定纠正措施。

1 电池的制备

正极材料磷酸铁锂与导电石墨、PVDF和NMP溶剂混合，搅拌成正极浆料，浆料涂布在铝箔上，通过辊压，制片得到正极片；负极石墨与导电石墨，粘结剂与去离子水混合，搅拌成负极浆料，浆料涂布在铜箔上，通过辊压，制片得到负极片；在叠片机上，将正、负极片与隔膜通过叠片的方式制成电芯，再通过电芯装配将电芯放入铝壳中，激光封口后，注液形成电池。电池化成之后，进行容量测试，容量测试最后工步将电池荷电状态调整为30%SOC，对应的电池电压为3.285～3.305V；定容工步完成之后测试正极对壳体电压。

2 结果与讨论

2.1 壳体电压的形成

图1为电池电压与正负极对壳体电压之和的对比。对正负极间电压以及正极对壳体电压、负极对壳体电压分别进行测试，正极参比壳体与负极参比壳体之和基本上与电池电压相一致。表1为所测6 000支电池中，正极与壳体电压的分布情况。其中，正极与壳体电压0.001～1.0V的占比0.9%，大于1V的占比0.1%；正极与壳体电压大于1V则会发生壳体内部的腐蚀［1］，即发生电池内部腐蚀的比例为0.1%。

图1 电池电压与正负极对壳体电压之和的对比

表1 正极与壳体电压的分布

2.2 铝壳表面电解液对正极与壳体间电位

表2为将新的盖板放入电解液中浸泡48h之后，放在空气中静置12h，测试正负极和盖板间电压数据。从表2可以看出，将电池放在电解液中浸泡2d正极和盖板间形成了电压。

表2 电解液浸泡后正负极对盖板电压

图2 酒精浸泡前后正极对壳体电压变化

为了进一步验证电池表面的电解液会影响正极对壳体电位，抽取10支正极对壳体电位不同的电池，电池正极使用酒精浸泡清洗24h，之后放置到空气中24h后测试正极对壳体电压的变化，结果见图2。由图2可知，使用酒精浸泡极柱后，正极对壳体电压都呈下降趋势，说明电池表面由于电解液参与的副反应会影响正极和壳体电压；待电池表面的酒精干燥后放置12h，正极对壳体电压有所上升，但仍低于原电压值。

2.3 电池拆解

表3为壳体腐蚀的电池，拆解时正负极对壳体电压的情况，正极对壳体电压均大于1V；壳体腐蚀样品A拆解情况，发现电芯表面外层隔膜有破损，电芯最外层负极片直接与壳体接触，导致正极与壳体电压增高，发生腐蚀；壳体腐蚀样品B拆解情况，发现极耳包胶不完整，负极耳与壳体接触，导致壳体与负极等电位，在充放电过程中或者存储过程中，锂离子通过电解液可能会优先嵌入铝壳中，产生嵌锂的铝化合物进而发生腐蚀；腐蚀点铝壳内部呈灰色，主要成分是Li2O3和铝盐［2］。

表3 拆解样品壳体电压

为了防止外层隔膜破损，负极片与壳体接触，提高正极和壳体间电位引起腐蚀，在电芯外侧增加绝缘袋，保护电芯隔膜。为了防止负极极耳与壳体接触，导致负极壳体相导通，降低壳体电位，造成腐蚀，对极耳实用绝缘胶纸全覆盖。

3 结论

对影响铝壳体电位的因素进行分析，壳体表面残留的电解液，电芯外层隔膜破损，极耳包胶不完整均会影响壳体电位；为了避免腐蚀的发生，需要降低正极和壳体间电压，通过欧姆电阻导通正极和壳体，并避免负极和壳体的直接接触，对电芯外部增加绝缘保护膜，在铝壳内表面增加绝缘涂层，对极耳进行绝缘胶纸全覆盖，可有效避免电芯和壳体的接触，避免电池发生腐蚀。

［1］张娜，李杨.锂离子动力电池铝外壳的腐蚀［J］.腐蚀与防护，2015（4）：351-365.

［2］张智贤，阴育新.铝壳锂离子电池壳体腐蚀的研究［J］.天津科技，2016（5）：74-76.

Study on the Potential of Aluminum Can of Lithium Ion PowerBattery

Cai XiaoliGuo Yuyou
（China Aviation Lithium Battery Co.Ltd.,Luoyang Henan 471003）

The influence factors of the potential of aluminum can of lithium ion oower battery was analyzed,the re⁃sults showed that:the residual electrolyte on aluminum cans,the damage of the cell’s outer separator,the incomplete⁃ness of the tapes on tab,all these factors influenced the potential of aluminum can;The potential difference between the positive electrode and aluminum cans going over 1V would cause the corrosion of aluminum cans.In order to avoid such problems,it is often advisable to increase insulation bags out of cells,to increase insulation coating layers on the inner surface of aluminum cans,or to tally cover tabs by insulation tapes.

lithium ion powerbattery；the potential of aluminum can；corrosion

TM912

A

1003-5168（2016）12-0142-02

2016-11-24

蔡晓利（1987-），女，本科，助理工程师，研究方向：锂电池工艺技术。