影响锂电池自放电中粉尘与杂质的引入与管控

锂离子电池自放电主要分为物理自放电和化学自放电，区别在于物理自放电导致的容量损失，主要为原材料和电芯制程中引入的杂质导致隔膜发生微损伤，从而微短路。锂离子电池制造工艺复杂，导致影响其自放电的因素也复杂多变。接下来分别从电芯制备过程管控和人机料法环这两个角度出发分析粉尘和杂质引入的情形。

1. 电芯制备过程管控

1.1.1粉料磁性异物指标，原料粉体内的磁性异物是导致最终电池老化不良的一个重要因素，将原材料中磁性异物进行严格的控制，最终电芯自放电改善效果较好。

1.1.2制浆过程除磁措施制浆过程包含粉料系统投料、计量、搅拌分散以及除铁过滤和消泡存储等。通过在粉料输送管道上增加除铁磁棒，可观察到对于粉体内磁性异物的吸附效果很明显，但是需要注意磁棒的清洁周期别忽略。

1.2.1涂布过程粉尘控制需要重点关注涂布头湿膜区粉尘控制、烘箱内粉尘控制。环境中的粉尘落入涂布湿膜内，即会随着极片装配混入最终的电芯内，从而可能导致成品电池的自放电，对于涂布头湿膜区可通过加装风机过滤器单元以及定期设定过滤器新风滤网的更换周期，可有效保证烘箱内的洁净度。

1.2.2分切、模切过程的粉尘控制分切和模切工序为极片成型过程，主要粉尘来源于分切刀和模切模具对极片加工过程，其根源为极片本身黏结力较差或者比较脆，导致加工过程中易产生粉尘，通常采取手工刷粉，若是使用激光分切机可减少粉尘的掉落。

1.3.1叠片或卷绕加工过程的粉尘源主要来自前工序模切后极片的边缘掉料，随着设备制造水平的提升，目前的叠片机和卷绕机内部基本都直接配置风机过滤器单元，避免叠片时设备振动引起的扬尘落入极片与隔膜之间。

1.3.2超声波焊接过程金属粉尘控制超声波焊接在锂离子电池装配过程中被广泛应用。此过程中，由于超声波在高频振动下分子熔合重组，会有金属粉尘产生，如果不及时清除，可能会落入电芯内部而导致电芯短路或存在微短路风险，从而最终体现为电芯的自放电不良。

1.3.3 电芯铝壳：生产过程中产生的铜颗粒、不锈钢颗粒，或者设备引入的金属屑。铝壳内的金属细粉会随着电解液向卷芯外圈靠近铝壳底部一侧的极片与隔膜间迁移，充电后金属溶解在负极表面析

2.1人：禁止员工携带含金属异物的材料进入车间，禁止佩戴首饰等，生产过程应着工作服、劳保鞋、手套、口罩等劳保用品，避免接触金属异物后再接触产品。另一方面，日常生产过程中通过品质期刊宣传异物管理知识与经验分享、现场看板相关知识宣传，以及早例会进行异物管理知识的宣传，培养员工严格按照操作标准进行作业。

2.2设备：产线制程中物料与设备直接接触，若设备出现腐蚀生锈、磨损、老化、零部件脱落等现象，则容易将磁性异物带入产品中。

2.3物料：原辅料引入的金属及磁性异物含量是影响产品品质的关键因素，相同条件下，若原料中磁性异物含量较高，则相应产出的成品磁性异物含量也随之升高。对于原材料的管控，必须严格按照原辅料检验标准，从源头控制磁性异物含量的引入，

2.4过程方法：生产过程作业标准化是减低或避免金属及磁性异物引入的有效方法之一，针对过程偶发的磁性异物不符合问题，明确异常处置管理要求，形成异常发现、反馈、排查、分析、改善的系统改善循环。

2.5环境：避免门窗打开、设备敞口、现场施工等引入金属及磁性异物，锂电正极材料生产过程中环境管理尤为重要。

小结：锂离子电池生产制造中导致的自放电不良，大部分原因是粉尘和金属异物的管控不到位。针对这一难题，必须从事前预防和终检识别两方面同时入手，再辅以对成品电芯有效的自放电筛选策略，以实现最终产品质量的提升。