金屬異物對鋰電池的危害巨大。金屬粉塵混入電池特別容易造成電池內部發生正負極短接，這種短路根據電阻大小又可以分為內部短路和內部微短路。內部短路時，短路電阻小，電流較大，充放電過程中直接導致電池開路電壓異常，甚至短路放電釋放大量熱造成熱失控。而內部微短路電流較小，電池在長期儲存過程中發生自放電，電池日歷壽命短，儲存性能差。電池中，存在四種內部短路類型，分別為：(1)銅箔-鋁箔短路；(2)銅箔-正極材料短路；(3)負極材料-鋁箔短路；(4)負極材料-正極材料短路。每種短路類型的性質和熱過3程都不相同。

 

         金屬異物造成電池內部短路的基本原理有兩種過程，如圖1所示。尺寸較大的金屬顆粒直接刺穿隔膜，導致正負極之間短路，這是物理短路。另外，當金屬異物混入正極后，充電之后正極電位升高，3V以上金屬發生溶解，通過電解液擴散，然后負極電位1V以下溶解的金屬再在負極表面析出，最終刺穿隔膜，形成短路，這是化學溶解短路。電池工廠現場最常見的金屬異物有Fe、Cu、Zn、Al、Sn、SUS等。

 

 

 

圖1 金屬異物導致電池內部短路的原理

 

         面對如此復雜的金屬異物，制造現場常采取措施防止異物混入電池產品，圖2所示。如電極漿料用電磁除鐵設備去除Fe等金屬雜質，極片分切或模切工序用毛刷等掃除切割毛刺，極耳或涂層邊緣貼膠帶保護，對容易產生金屬屑的工序(焊接)用集塵器吸附異物，等等。在檢查中，注液前電池通過耐電壓測試檢出內部短路不合格品，老化電池通過壓降ΔV檢出不合格品。除此之外，生產現場的5S和清掃活動也是現場異物管理非常重要的手段。

 

 

圖2 金屬異物管理對策

 

         生產現場異物管理基本原則：

 

         (1)不帶入： 緩沖區域設置風淋 ，人、材料、設備進入時去除粉塵異物，不將粉塵帶入現場。與生產無關的物品金屬夾具、工具、鉛筆等盡可能不帶入。

 

         (2)不產生：內部作業的人，加工的部品材料，設備等盡可能不產生灰塵，異物容易發生的區域禁止保管半成品，正極?負極?隔膜分開保存。機械滑動、接觸部分用磁鐵消除金屬異物。

 

         (3)不堆積：設備或環境產生的灰塵不落在、混入到、堆積在產品上。

 

         (4)除去：及時清除由設備、環境產生的灰塵，禁止其附著、混入、堆積在產品上。

 

         打掃除去粉塵污染是關鍵的，打掃不是消除污染，而是把污染轉移到不同的地方：污染->吸塵器，抹布，水，空氣等等 -> 處理，廢棄等。

 

         打掃的一般流程(PDCA)：

 

         P計劃:認識、了解污染，按照污染的種類和性質等等， 要決定 打掃方法。確定要達到的效果和目標。

 

         D實施:根據前面決定的打掃方法實施打掃。

 

         C檢查:檢查實施結果，將其與制定的目標對比。

 

         A處理:處理，沒有達到效果，分析原因，再次制定計劃，提出措施和目標。好的方法將其標準化。

 

         因此，第一步我們需要認識污染，污染有三個要素，分別是污染物、被污染物表面性質、兩者結合狀態，如圖3所示。我們要搞清楚以下問題，認識了污染之后，根據污染的特性，我們要選擇合適的打掃工具和打掃方法：

 

         (1)污染物的種類是什么，塵土，頭發，污垢，污油，污水，材料，(焊接，切削)金屬碎屑等；污染的性質是什么，化學成分，形態(氣體、液體、固體)，比重，大小，重量，形狀，親水性還是疏水性，發生源是什么？

 

         (2)被污染物的表面性質：種類(木板，磚，涂飾，設備)，化學成分，親水性還是疏水性，表面粗度，硬軟，形狀，要求的清潔度。

 

         (3)結合狀態(界面狀態)：化學結合，靜電吸附，范德華力，萬有引力，等。

 

 

圖3 污染的三要素

 

         電池生產制造現場對粉塵要求嚴格，一般電池都在潔凈環境內生產，而人員、設備、材料等總是或多或少會帶入或產生粉塵，如何去除很關鍵。打掃衛生也是一門技術，想掌握也需要培訓！

 

         會掃地的可能是高僧。在電池廠，你知道怎么打掃衛生嗎？

 

作者：mikoWoo