電芯一致性的影響因素
 

       電芯的一致性問題給電池企業和整車企業帶來不小的困擾，電芯容量、電壓等種種的不一致，不僅影響電池性能，更為電池應用埋下安全隱患。影響電芯一致性的因素較多，原材料、生產過程、BMS系統乃至出廠檢驗都可能是問題之源。
 

       電池材料：電解液的配比、純度，溶劑的純度，活性材料的顆粒及分布、材料的成分穩定性，隔膜參數的穩定均勻性，包括隔膜的空隙、厚度誤差、靜電等。
 

       設備方面：電芯生產設備穩定性差、自動化程度低、設備加工精度低、設備與工藝匹配不佳都會影響動力電芯的一致性。
 

       人員操作：在自動化水平較低的企業，人員未進行標準化作業、作業熟練程度不一致、管理失控造成的員工士氣波動、員工的流動等都會影響到動力電芯的一致性。
 

       生產方法：操作指引不明確或有缺陷、來料檢驗文件有缺陷、工藝頻繁變更、工序標準不完善等。

       生產環境：廠房不達標、設備故障導致溫濕度不達標、天氣影響等。
 

       此外，BMS系統的設計水平也直接影響動力電芯的一致性。
 

       高質量殼體材料為一致性提供新保障
 

       一直以來，業內解決動力電芯的一致性問題的目光多集中于電池的內部，多從隔膜、電解液等方面著手，電池中國網在對電池生產企業的調研中發現，解決動力電芯的一致性問題，電芯殼體材料不可缺席。尤其是在動力電池方面，新能源汽車動力電芯數量比較龐大，要保證成百上千的電芯具有同樣的壽命和同樣的安全品質并非易事，除了向電池內部的化學體系以及BMS、PACK等尋求解決的途徑之外，動力電芯的殼體材料的影響也不可忽視。
 

       在動力電芯的全生命周期內，各種應用環境會使動力電芯受到振動、擠壓甚至變形，因此，電芯殼體的質量至關重要，好的殼體材料和好的工藝可以在很大程度上減少安全隱患。
 

       鋰電池殼體材料一般分為鋁殼和鋼殼，方形鋰電池主要采用易加工成型的鋁材料作為外殼材料，而圓柱形鋰電池則多采用具有較強物理穩定性的鋼材材料作為外殼材質。為了防止電池正極活性材料對鋼殼的氧化，生產企業通常采用鍍鎳的方式來保護鋼殼的鐵基體。
 

       值得關注的是，對動力電芯一致性影響較大的一個環節就是對殼體材料鍍鎳。后鍍鎳和預鍍鎳，結果大不同。目前，國內廣州東時創展能源材料有限公司(以下簡稱“東時創展”)、湖南東洋利德材料科技有限公司、上海臧鴻貿易有限公司等企業均在預鍍鎳電池鋼殼材料領域有所布局，推動解決動力電池的一致性問題。
 

       東時創展總經理韓壽南向筆者介紹，預鍍鎳的電池殼體材料在生產過程中因采用特殊的熱處理擴散工藝，使鎳層與基帶之間形成更深的鎳鐵擴散層，保證了鎳鍍層的致密性、附著力和同步延伸性，這樣就使鍍鎳鋼板經圓筒加工后依然具有出色的鍍層附著力，同時具有更強的耐腐蝕性。該項技術也在湖南東洋利德材料科技有限公司得到了應用，公司生產的電池殼體鍍鎳深沖鋼帶，經過特殊工藝處理后，使鋼殼內表面具有2μm以上厚度的鎳防腐層，克服了滾鍍鋼殼內外表面鍍層不均的問題。
 

       韓壽南也表示，鋼帶先鍍鎳，再沖壓成殼，這樣使鋼殼鍍層均勻，解決了后鍍鋼殼底部基本無鎳、口部鎳層過厚的問題。“后鍍鎳工序在電鍍的環節，出現內壁鍍層不均勻，鍍層容易脫落，金屬粉末在鋰電池里面是一個致命的風險，而預鍍鎳則能降低這一風險。”
 

       殼體材料要一致 沖壓設備很關鍵
 

       對于動力電芯的一致性，殼體材料所使用的沖壓設備也很重要。目前，國內普遍使用后鍍鎳殼體材料，且多用國產設備。韓壽南表示，進口設備在設備精度、模具精度和工作效率方面都要優于國內設備。
 

       東時創展在沖壓系統以及強度方面做了改良，以適合進口設備的高速沖壓，國產設備每分鐘可沖60~70個，進口設備則高達180個甚至更多。客觀地講，使用的沖壓設備越多，生產出的殼體材料一致性越難以保證，其尺寸的精度公差也就越大。
 

       據了解，國內以前也有預鍍鎳鋼材的生產，不過從基材到整個生產工藝，與國外都有一定差距。比如，日本最大的鋼鐵制造商新日鐵住金株式會社，一直為特斯拉的動力電芯提供預鍍鎳鋼殼材料，是國內電池殼體材料生產企業學習的對象。對于這些國際上的“老牌勁旅”，國內企業應該“師夷長技”，迎頭趕上，最大程度降低沖壓設備對動力電芯一致性造成的影響。
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