锂离子动力电池铝壳壳体电位研究

锂离子动力电池铝壳壳体电位研究

作者：蔡晓利郭毓优

来源：《河南科技》2016年第23期

摘要：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。

关键词：锂离子动力电池；铝壳电位；腐蚀

中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2016）12-0142-02

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%。

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。

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]。

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。

参考文献：

[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.