造成方形电芯壳体腐蚀的因素与防护措施

上一节说到方壳锂离子电池铝壳与负极短接后,铝壳处于较低电位下,壳体会发生腐蚀,并且充放电过程会加速铝壳的腐蚀;为防止方壳锂离子电池铝壳腐蚀,需要提高负极对壳体的电压,避免负极和壳体直接短接(包括电芯内部和外部短接),特别是在模组、系统或簇的装配过程中数据采集螺钉刺穿电芯顶盖绝缘贴导致的负极和壳体短路的情况,同时需增加电芯的外部绝缘保护,避免电芯发生壳体腐蚀漏液。

铝壳腐蚀需满足2个条件:①负极与铝壳连通(离子导通或是电子导通均可);②形成回路。可以得出铝壳腐蚀的基本原理:正极与铝壳间存在电势差,由于正极电位永远大于铝壳电位,铝壳表面带负电荷,Li+在静电力作用下被吸附,进而在铝壳上形成铝-锂合金。

那么那么因素又会造成铝壳腐蚀?

1.壳体表面残留的电解液,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;比如电池开口化成后,残留电解液有可能在铝外壳和负极端子间构成电解液桥,造成绝缘电阻降低。另外,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.电芯外层隔膜破损,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,

3.极耳包胶不完整均会影响壳体电位,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,

4.电极芯负极与壳体内壁短路电池,负极经分切后空箔部位毛刺较长;电极芯负极耳绝缘胶带移位;电芯负极耳金属部位与铝壳内壁接触;电极芯外圈隔膜破损,负极片与铝壳内壁接触。

防腐蚀措施:

因此为了避免腐蚀的发生,我们在这几方面采取措施:

1.对电芯外部增加绝缘保护膜

2.在铝壳内表面增加绝缘涂层,内壁阳极钝化防护等

3.对极耳进行绝缘胶纸全覆盖和Mylar膜绝缘防护,可有效避免电芯和壳体的接触,避免电池发生腐蚀

4.PACK 间电芯包膜绝缘或防护胶

5.正极与壳体等电位处理