基于鋰電池分容可靠性提高的接觸方式

陳默， 韓成祥

（合肥國軒高科動力能源股份公司，合肥 230011）

0 引言

分容是判斷鋰電池容量及平均電壓標準的重要環(huán)節(jié)，分容過程的好壞直接關(guān)系到后期對電池檔位的劃分。目前，分容柜的柜點大都包含過電流觸點及過電壓探針（如圖1所示）兩個部分，電流觸點檢測電池的容量，電壓探針采集電池的電壓。分容時柜點與電池頂蓋（如圖2所示）的接觸點接觸可靠，充放電過程正常，電池容量及平均電壓數(shù)據(jù)準確，批量化生產(chǎn)的電池一致性優(yōu)良；反之，柜點與電池接觸不良，充放電過程存在異常，批量化生產(chǎn)的電池返工比例將大大提高。

圖1 分容柜柜點

圖2 電池頂蓋

1 現(xiàn)狀分析

我公司之前一直采用柜點與電池頂蓋上極柱直接接觸的方式進行分容，如圖3所示。分容后電池容量及平均電壓異常返工比例情況如表1所示，其中電池容量低于11.6 Ah、平均電壓低于2.8 V為異常情況。

表1 柜點接觸電池極柱的異常返工比例

由表1統(tǒng)計的數(shù)據(jù)可知，按照柜點接觸電池頂蓋上正負極極柱的方式進行分容，后期容量小于11.6 Ah的異常數(shù)據(jù)平均比例維持在9.2%，平均電壓小于2.8 V的異常數(shù)據(jù)平均比例維持在13.1%。

根據(jù)實際測量計算，我公司目前使用的分容柜過電流觸點橫截面積為50 mm2，過電壓探針橫截面積為0.8 mm2，而電池正負極柱橫截面積也只有19.6 mm2，探針與電池極柱面積均較小，在實際分容過程中，存在柜點與電池極柱接觸出現(xiàn)偏差的異常情況。過電流觸點與電池極柱接觸異常，將導(dǎo)致局部接觸電阻過大，會在接觸部位產(chǎn)生大量的熱，并形成氧化層，阻礙電池容量發(fā)揮；而過電壓探針與電池極柱接觸異常，會導(dǎo)致分容過程中電池的平均電壓采集不到或者采集不準。

2 改進方案

實際測量，電池的兩正極柱或者兩負極柱之間的壓板長度為10 mm，寬度均為7 mm，這樣能夠利用的面積為70 mm2，分容時采用柜點與電池壓板接觸的方式，如圖4所示，使有效接觸面積增大，可靠性增強，改進后數(shù)據(jù)如表2所示。

圖3 柜點與電池極柱接觸

圖4 柜點與電池壓板接觸

由表2數(shù)據(jù)可知，改進后，按照柜點接觸電池頂蓋上正負極壓板的方式進行分容，后期容量小于11.6 Ah的異常數(shù)據(jù)平均比例維持在4%，比改進前降低了約5%；平均電壓小于2.8 V的異常數(shù)據(jù)平均比例維持在3.1%，比改進前降低了約10%?？梢姡秩萁佑|方式改進后，柜點與電池頂蓋的有效接觸面積增大，過程中接觸異常的概率減小，電池容量的發(fā)揮及平均電壓的采集得到保障，數(shù)據(jù)異常的電池返工比例明顯降低，提高了一次分容合格率和生產(chǎn)效率。

按照每天15 000只電池的投入量，接觸方式改進后，每天減少了約2000只電池返工，按照單只電池額定容量13 Ah，標稱電壓3.2V計算，每天可節(jié)電83.2 kWh，按照0.6元/kWh計算，一年節(jié)約電費為16 000元。

表2 柜點接觸電池壓板的異常返工比例

3 結(jié)語

本文以分容柜點與動力鋰電池頂蓋的不同接觸方式作為考察對象，對比分析了兩種不同接觸方式對分容后電池返工比例的影響，實踐結(jié)果表明，采用柜點與電池壓板接觸的分容方式，過程中有效接觸面積增大，接觸異常的概率減小，電池容量發(fā)揮及平均電壓的采集能夠得到有效保障，返工比例明顯降低，分容可靠性得到提高，同時節(jié)約了生產(chǎn)成本，是批量化生產(chǎn)中較為理想的分容接觸方式。