锂离子电池极耳胶腐蚀机理教学提纲.doc

腐 蚀 研 究 电芯从开始到结束共有三次阻抗测试，包括：极片Hi-pot测试、Foil电阻测试和内阻（IMP）测试。Hi-pot影响电芯的化成，内阻（IMP）影响电芯的自放电，它们只反应到电芯的电压、容量性能，可以通过现有的高精度设备将坏品挑出。但Foil电阻坏品有发生腐蚀的可能性，一般需要一段时间最终在客户出表现出来，它的失效表现为外观Al被腐蚀破烂，变黑，电芯胀气，无法使用，可以说是最严重的坏品表现，是一件非常恐怖的事情！ Foil电阻坏品指的是电芯Ni tab（阳极）与包装铝箔Al layer短路，目前定义Ni tab 与Al layer 电阻低于1.0×200Mohm（非OEM产品）和OEM产品为低于2.0×200Mohm的为电阻坏品，使用万用表测量挑出以避免电芯在客户处发生腐蚀。当然，电阻越大甚至无穷大，发生腐蚀的概率越低。对于这两个标准的选择是基于对电芯进行On-hold模拟测试而定，大概客户反应的腐蚀坏品为4ppm，个别案例除外（指由于特殊原因导致电芯必然会发生腐蚀）。 我们知道控制这种电阻坏品的目的是防止包装铝箔的铝层发生腐蚀，下面就从腐蚀发生原因、腐蚀防止、电阻坏品防止几个方面入手介绍。 腐蚀原因 引起电芯腐蚀必须具备两个短路的通道：一，离子短路通道，即包装铝箔铝层与阳极发生离子短路；二，电子短路通道，即包装铝箔铝层与阳极发生电子短路。这样包装铝箔的铝层就与阳极形成一个短路的回路，阳极即为电芯负极，处于低电势的部分，一旦与铝接触会通过电导率较高的电解液引起电化学反应，导致铝层的不断被消耗。空气中水分会进入电芯内部导致进一步反应产生大量气体。这两种短路是电芯发生腐蚀的必要条件，两者缺一不可。 腐蚀防止 我们知道离子短路和电子短路是发生腐蚀的必要条件，要防止腐蚀就必须弄清楚两种短路形成的原因。我们已经知道了包装铝箔的结构，内部为绝缘PP，PP的一个作用就是绝缘，将电解液环境与铝层隔离，保护铝层，发生离子短路是由于PP发生破损致使电解液渗透将铝层与阳极导通，因此腐蚀均发生在PP破损部位。电子短路必须是有导体在阳极和铝层（PP破损处）间能够导通电子或阳极通过Ni tab直接与铝层短路导通电子。要防止腐蚀的发生就必须杜绝两种短路的存在。在电芯的封装过程中，封边部位的PP受到热压后PP比较容易发生破损，所以会产生比较多的电阻坏品，因此只要发生电子短路，腐蚀必然发生，防止腐蚀，必须先从防止电子短路开始。 阳极通过Ni tab与包装铝箔铝层在顶封部位发生短路，PP绝缘胶失去保护作用，Ni tab与铝层接触，这种情况必然会发生腐蚀。目前Ni tab与包装铝层发生短路主要有两种情况： 在顶封过程中两者直接短接： 顶封封头槽位与包装铝箔厚度不匹配或封头变形损坏等导致Ni tab顶封时PP变形率过大，被挤压到严电芯长度方向，Ni tab与铝层导通； 顶封夹具、Loading操作失误或顶边宽度设计不够，顶封时封头压偏在Ni tab上，使Tab顶部PP被挤压流走，发生短路； 顶封封头槽位压在Ni tab上或过度压偏导致两者短路； 顶封夹具调整不合理或Tab中心矩不合格（尤其焊接返修产品），在loading电芯时为Ni tab发生扭曲，导致两者在封装过程中短路； Tab 上有毛刺或杂质刺穿Sealant和PP导致两者短路。 在焊接PTC或Fuse过程中，折叠Ni tab两者直接发生短路： 顶封后Ni tab上Sealant没有外露或外露长度不够，导致在折叠后Ni tab直接与包装铝箔截面铝层发生短路； 如2×0.5mm Ni tab 比较柔软，由于折叠方法问题导致Ni tab与截面铝层导通（即使有外露Sealant保护）；451730曾经由于此种原因在客户处发生大量腐蚀，缘由是由于加工商没有考虑到折叠后对截面的绝缘保护。 以上所列到的原因为实际过程中对腐蚀样品失效分析经验的总结，Ni tab一旦与包装铝箔铝层发生直接短路，电子直接导通，必然会发生腐蚀，毋庸置疑！在生产过程中必须注意对以上所列举的方面的控制，同时在进行腐蚀失效时也需要先从这几个方面入手。其实除阳极通过Ni tab与铝层在顶封部位直接发生短路外，还有另外一种情况就是在电芯内部阳极通过电子导电物质与PP破损处裸露铝层短路。电子导电物质一般为金属Partical、碳粉或导电剂物质，多发生P1工艺的Model上，因为它的阳极几乎直接暴露在PP破损的两个侧封边部位。P2工艺电芯由于表面有隔离膜包裹住电芯，封边部位阳极没有与铝层接触的可能性，目前位置尚未发现因为电子导电物质引起腐蚀的案例。M6S卷绕工艺电芯由阴极收尾，外面一层为阴极铝箔，隔离膜和阴极铝箔会阻止阳极与铝层接触，但M6S采用的是Overhung的设计方式，