为了安全你该重视锂电池制造现场管理

随着新能源汽车的普及以及安全事故的频频曝光，汽车动力电池的安全问题越来越受到关注。动力电池内部的杂质、金属颗粒等都有产生动力电池内部短路的可能，从而造成热失控，发生安全事故。这就要求动力电池单体生产中过程控制措施到位，保障单体质量高、避免电池内部杂质混入。锂电池生产对环境因素敏感，现场需要严格控制水分、金属粉尘、温度等。这里主要针对锂电池生产现场的异物管理简单整理总结。

金属异物对锂电池的危害巨大。金属粉尘混入电池特别容易造成电池内部发生正负极短接，这种短路根据电阻大小又可以分为内部短路和内部微短路。内部短路时，短路电阻小，电流较大，充放电过程中直接导致电池开路电压异常，甚至短路放电释放大量热造成热失控。而内部微短路电流较小，电池在长期储存过程中发生自放电，电池日历寿命短，储存性能差。电池中，存在四种内部短路类型，分别为：(1)铜箔-铝箔短路;(2)铜箔-正极材料短路;(3)负极材料-铝箔短路;(4)负极材料-正极材料短路。每种短路类型的性质和热过3程都不相同。

金属异物造成电池内部短路的基本原理有两种过程，如图1所示。尺寸较大的金属颗粒直接刺穿隔膜，导致正负极之间短路，这是物理短路。另外，当金属异物混入正极后，充电之后正极电位升高，3V以上金属发生溶解，通过电解液扩散，然后负极电位1V以下溶解的金属再在负极表面析出，最终刺穿隔膜，形成短路，这是化学溶解短路。电池工厂现场最常见的金属异物有Fe、Cu、Zn、Al、Sn、SUS等。

图1 金属异物导致电池内部短路的原理

面对如此复杂的金属异物，制造现场常采取措施防止异物混入电池产品，图2所示。如电极浆料用电磁除铁设备去除Fe等金属杂质，极片分切或模切工序用毛刷等扫除切割毛刺，极耳或涂层边缘贴胶带保护，对容易产生金属屑的工序(焊接)用集尘器吸附异物，等等。在检查中，注液前电池通过耐电压测试检出内部短路不合格品，老化电池通过压降ΔV检出不合格品。除此之外，生产现场的5S和清扫活动也是现场异物管理非常重要的手段。

图2 金属异物管理对策

生产现场异物管理基本原则：

(1)不带入： 缓冲区域设置风淋 ，人、材料、设备进入时去除粉尘异物，不将粉尘带入现场。与生产无关的物品金属夹具、工具、铅笔等尽可能不带入。

(2)不产生：内部作业的人，加工的部品材料，设备等尽可能不产生灰尘，异物容易发生的区域禁止保管半成品，正极・负极・隔膜分开保存。机械滑动、接触部分用磁铁消除金属异物。

(3)不堆积：设备或环境产生的灰尘不落在、混入到、堆积在产品上。

(4)除去：及时清除由设备、环境产生的灰尘，禁止其附着、混入、堆积在产品上。

打扫除去粉尘污染是关键的，打扫不是消除污染，而是把污染转移到不同的地方：污染->吸尘器，抹布，水，空气等等 -> 处理，废弃等。

打扫的一般流程(PDCA)：

P计划:认识、了解污染，按照污染的种类和性质等等， 要决定 打扫方法。确定要达到的效果和目标。

D实施:根据前面决定的打扫方法实施打扫。

C检查:检查实施结果，将其与制定的目标对比。

A处理:处理，没有达到效果，分析原因，再次制定计划，提出措施和目标。好的方法将其标准化。

因此，第一步我们需要认识污染，污染有三个要素，分别是污染物、被污染物表面性质、两者结合状态，如图3所示。我们要搞清楚以下问题，认识了污染之后，根据污染的特性，我们要选择合适的打扫工具和打扫方法：

(1)污染物的种类是什么，尘土，头发，污垢，污油，污水，材料，(焊接，切削)金属碎屑等;污染的性质是什么，化学成分，形态(气体、液体、固体)，比重，大小，重量，形状，亲水性还是疏水性，发生源是什么?

(2)被污染物的表面性质：种类(木板，砖，涂饰，设备)，化学成分，亲水性还是疏水性，表面粗度，硬软，形状，要求的清洁度。

(3)结合状态(界面状态)：化学结合，静电吸附，范德华力，万有引力，等。

图3 污染的三要素

电池生产制造现场对粉尘要求严格，一般电池都在洁净环境内生产，而人员、设备、材料等总是或多或少会带入或产生粉尘，如何去除很关键。打扫卫生也是一门技术，想掌握也需要培训!

会扫地的可能是高僧。在电池厂，你知道怎么打扫卫生吗?