鋰離子電池老化製程中開路電壓(OCV)測量

2022/08/26
電池放置過程中,也會緩慢地有樹狀晶體析出,在正負極間產生微短路。這種現象會有在未來發生大規模短路的可能性,需要在製造製程中避免這種情況。正負極間發生微短路後電池的開路電壓 (OCV, Open-Circuit Voltage)會發生變化,可以透過電壓值進行檢測。通常在電池預充電後的老化製程中,透過測試OCV變化量進行檢查。除樹狀晶體外,因為電極表面附著的導電體引起的微短路在之前製程的絕緣檢查中可能檢測不出來,所以需要在老化製程中進行OCV測量。

因為OCV 的變化量很微小,需要進行長時間的老化工序。一般情況下進行OCV測量,判斷是否合格最短也需要 100到200小時,長的情況也需要幾周左右。為了檢出微小的電壓變化,OCV 測量需要使用高精度和重複性好的電壓計。

隨著時間變化,良品和不良品的OCV差別會變大,很容易能檢出。但是,過長的老化製程會導致生產性低下(圖24)。使用的電壓計的重複性和精度夠好的話,可以在短時間的老化製程中正確的判定出良品與不良品。特別是測量電池單體電壓(4V左右)時,需要選擇精度有保證的萬用表或者電壓計。測試儀量程範圍等參數不盡相同,不能僅憑解析度和表示位元數這些單純的性能進行比較。透過對測得的電池單體電壓 (4V左右)資料的重複性進行計算,算出測量誤差,之後盡可能選擇測量精度更高的測試儀。

HIOKI提供的高精度直流電壓計DM7276(圖25),使用了內部自動校正系統,能保證1年內的使用精
度,且基本電壓測量精度為9ppm,從而能在老化工藝上實現高效率低成本的不良電池單體檢測。

表 2 電極表面附著的導電體種類

-1金屬污染 (樹狀結晶的原因)
-2切斷電極時集流體的粉末
-3切斷時活性物質產生的粉末
-4集流體側面的毛刺

圖 23隨著樹狀晶體的成長將會刺破隔膜

圖 24老化中電池電壓的變化

圖 25 直流電壓計 DM7276





參考文獻

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