方形鋁殼鋰離子電池的腐蝕機(jī)理和軟包電池腐蝕條件一樣，但是，對(duì)于鋁塑膜來說，由于其具有CPP絕緣層，所以，有必要探討下導(dǎo)致鋁塑膜腐蝕的條件。鋁塑膜腐蝕現(xiàn)象如圖1 所示，鋁塑膜結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。
由于采用的是鋁塑膜，理論上無論正極還是負(fù)極與鋁塑膜之間的鋁層是絕緣的，殼電壓應(yīng)為０Ｖ；但實(shí)際過程中鋁塑膜會(huì)發(fā)生局部受損，導(dǎo)致鋁塑膜中的鋁和正極及負(fù)極之間局部導(dǎo)通（電子通道，離子通道），形成微電池，形成電勢(shì)差。
離子通道：電芯封裝過程中，封邊位的PP層受到熱壓后比較容易發(fā)生破損，另外折邊工藝也容易造成PP層破損。
電子通道：鋁塑膜鋁層與鎳極耳或陽極接觸。
1 軟包電池腐蝕的條件
為探究PP破損點(diǎn)，對(duì)不同殼電壓的電池采用鍍銅方法分析。取軟包電池，剪開保留鋁塑袋，在鋁塑袋中導(dǎo)入10%硫酸銅溶液，外接3.7V直流電源，負(fù)極探針刺破鋁塑袋，讓負(fù)極與鋁直接接觸導(dǎo)通，正極探針浸沒在溶液中，測(cè)試20min后倒入溶液觀察鋁塑袋內(nèi)部析銅情況。若PP層存在破損，硫酸銅溶液會(huì)直接與鋁層接觸，并在鋁層表面還原成金屬銅。
選取挑選正殼電壓＜0.8V，0.8-1.0V，1.0-2.0V，＞3.0V電池進(jìn)行電鍍分析，切剖分析析銅位置，研究其產(chǎn)生的原因。
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正殼電壓 |
析銅情況 |
封裝PP狀態(tài) |
腐蝕風(fēng)險(xiǎn) |
備注 |
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＜0.8V |
無析銅 |
破損情況很小 |
無負(fù)短風(fēng)險(xiǎn) |
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0.8-1.0V |
點(diǎn)狀析銅 |
輕微破損 |
負(fù)短風(fēng)險(xiǎn)較小 |
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1.0-2.0V |
密集且連續(xù)的析銅 |
破損 |
風(fēng)險(xiǎn)較大 |
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＞3.0V |
無 |
/ |
風(fēng)險(xiǎn)最高 |
極耳處未封裝好導(dǎo)致殼電壓比較高，子通道發(fā)生聯(lián)通 |
殼電壓小于0.8V電池發(fā)生殼腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)最低，殼電壓在0.8-2.0V之間隨著殼電壓的增大，腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)隨之增大，殼電壓大于3.0V時(shí)為電子通道發(fā)生連接，腐蝕風(fēng)險(xiǎn)最高。
對(duì)析銅位置進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)析銅的位置緊緊貼著鋁層（距離約4μm），但是宏觀無法看到明顯破損點(diǎn)，說明破損點(diǎn)可能是微孔，電解液進(jìn)入其中，并接觸到鋁層。對(duì)彎折前后的鋁塑膜進(jìn)行觀察，可以看到彎折處的PP層存在泛白，而未析銅的PP層未發(fā)現(xiàn)彎折處泛白的現(xiàn)象，說明封裝后的PP層機(jī)械性能發(fā)生變化，形成了微孔，導(dǎo)致電解液和鋁殼接觸，形成了殼壓。
PP層破損會(huì)導(dǎo)致電解液和鋁層接觸，當(dāng)正殼電壓達(dá)到一定程度時(shí)，并且極耳處的電子通道同時(shí)存在時(shí)，也就形成了腐蝕的三個(gè)條件。
2 預(yù)防措施
設(shè)計(jì)方面：通過改善PP層的性能，改善其拉伸性能或者增加其厚度，可以改善殼電壓；
工藝方面：優(yōu)化工藝參數(shù)，減少PP層的拉伸，可以改善殼電壓。
參考文獻(xiàn)：
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