看起来像化学问题的扣式电池组装错误
电极错位、压接不均以及电解液用量不当。组装问题最终如何让您的数据看起来像是材料问题。
当一种新材料的循环性能不佳时,很自然会归咎于化学性质。但扣式电池体积小且容错率低,许多“材料问题”实际上始于组装台。在重新进行合成实验之前,请先排除这些常见的组装错误。
标志性征兆:电池之间的数据离散
如果用同一张极片制作的电池性能不一致,请先怀疑组装而非化学性质。材料问题往往会在每个电池中以相同的方式表现出来,而组装问题则只会出现在部分电池中。每种条件下至少制作三个电池,以便区分两者。
电极对齐与尺寸
电极对齐不当会导致部分正极没有对应的负极。在全电池中,负极应在四周超出正极。否则,锂可能会在边缘析出,从而导致容量损失或突发短路。请仔细对齐电极中心,并检查冲切边缘是否有毛刺,以免刺穿隔膜。
封口压力
压力不足会导致电池泄漏或缓慢干涸,使内阻随时间推移而升高。压力过大则会使壳体变形并损坏内部堆叠。请对每个电池使用相同的压机设置,并检查密封后的电池是否有鼓包或边缘是否有电解液溢出。
堆叠高度:垫片与弹片
内部堆叠需要稳定且均匀的压力。如果堆叠太松,接触不良会导致电阻升高,表现为数据波动或容量偏低。如果太紧,则有压坏隔膜并造成软短路的风险。请选择与电极厚度匹配的垫片厚度和弹片类型,并在整个测试系列中保持该组合不变。
电解液用量
电解液过少会导致电极部分干涸并引发早期衰减。过量则会在封口时溢出,导致电池性能不一致。请使用移液器为每个电池注入固定体积的电解液,而不是靠“滴几滴”来添加。
水分与污染
水会与常见的锂盐反应并损害性能。请在电极、隔膜和电池组件进入手套箱前将其烘干,并密切关注手套箱内的水分和氧气含量。外壳或垫片上的杂质可能会引起自放电,表现得如同副反应一样。
高电压下的壳体材料
标准不锈钢壳体在高电压下可能会在正极侧发生腐蚀。这会表现为额外的容量或库仑效率低下,而这些并非源自您的材料。如果您在较高截止电压下进行测试,请考虑使用更耐腐蚀的壳体选项。我们的[电池组件指南](LINK TO GUIDE 01)涵盖了壳体选择的相关内容。
给予电池浸润时间
让刚组装好的电池静置一段时间后再进行循环,以便电解液能够充分浸润电极和隔膜。测试过早可能会导致首次循环表现比实际情况更差。
在归咎于材料之前,请检查:
- 每种条件至少制作三个电池,并观察其离散程度
- 电极是否对齐,负极是否大于正极,有无毛刺
- 每个电池是否使用相同的封口设置
- 垫片和弹片是否与您的电极厚度相匹配
- 电解液量是否固定且经过测量
- 零部件是否干燥,手套箱指标是否在范围内
- 壳体是否适合您的电压窗口
- 首次循环前是否有静置过程
需要与您的堆叠高度相匹配的壳体、垫片或弹片吗?提交报价申请,我们将协助您进行配置。