禁止盲目增加高温静置时长来加快电解液的浸润
在锂电池注液完成之后,通常会高温静置来加速电解液的浸润,以保证电解液浸润填充到极片与隔膜的每一处孔隙。通常注液后的高温静置温度控制在45℃左右,不宜过高。
在控制高温静置温度的条件下,静置时间也就成了各大电池厂研究的工艺路线。但是并非静置时间越长越好,通常情况高温静置时间最长不超过2天,如果觉得还是没有浸润充分,可以辅助常温25℃来延长静置时间。
那么可能部分人会有疑惑,既然不能长时间高温静置,我们为什么不能一直常温静置来避免高温条件下副反应的发生呢。因为锂电池生产制造一切都要从成本和效率为基准点,常温时间过长,就意味着电池在产线工序的时间的增加,这都影响着电池的生产成本,所以我们需要一定的高温时间来加速其浸润。
接下来我们解析下温度能加速锂电池浸润的作用机理:
降低电解液黏度
根据阿伦尼乌斯方程,温度影响着电解液的黏度,且温度越高,电解液黏度越低;低黏度的电解液,锂离子的迁移速率更快,流动性更强。有更小的毛细管阻力,因此可以起到加速浸润的效果。
降低表面张力增强润湿性
表面张力和温度也呈现出一种线性关系,温度越高,表面张力越低,高的温度削弱了分子间的内聚力。表面张力越低就会减小接触角,使得电解液更容易在电极上铺平展开,提高了润湿性。
增加锂离子扩散系数
离子扩散系数与温度呈现正相关,且温度越高,离子扩散速率越快。高的扩散系数意味着锂离子有更高的迁移速率,加速了电解液的渗透。
排除一定气泡,使浸润更均匀
温度升高,会降低注液过程中可能不小心引入的杂质气体,如CO2,N2等的溶解度。会将小部分残留气排除固液界面,增加了电解液浸润的均匀性。
高温静置对浸润有着加速作用,但是静置时间不易过长,否则会带来以下影响
电解液分解
高温时间过长可能会引发电解液中有机溶剂的分解,生成气体CO、CO₂、CH₄等气体,导致电池内部压力升高。
电极材料受到破坏
高温可能引发正极材料(如三元材料、钴酸锂)的晶格结构坍塌或相变,导致锂离子脱嵌通道受阻,容量下降。
粘结剂失效
PVDF等粘结剂在高温下可能发生解链或溶胀,降低电极结构稳定性,导致活性物质脱落。
小结:
综上,建议注液后高温静置时间不超过2天,为了提高浸润效果,我们不仅可以从高温入手,还可以从注液的压力,电解液特殊润湿添加剂,以及外力的振动辅助等共同改善注液后的浸润效果。
