鋰離子電池正極材料質(zhì)量管理方式研究及分析

顧然

【摘 要】隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，推動科學技術(shù)的進步，鋰離子電池的安全性問題已經(jīng)成為動力電池發(fā)展的重要因素，要求相關(guān)人員對鋰離子的電池的材料和性能進行更進一步的分析，有效的促進鋰離子電池的發(fā)展。本文主要闡述鋰離子電池正極材料質(zhì)量主要影響因素及有效管理方式。

【關(guān)鍵詞】鋰離子；電池正極；質(zhì)量管理

2017年度中國鋰離子電池出口額達到80.48億美元，同比增長17.6%，出口數(shù)量為17.11億個，同比增長12.8%。在2017年度中國鋰離子電池出口額30強企業(yè)排行榜中，進入榜單前十企業(yè)分別是：索尼電子（無錫）有限公司、寧德新能源科技有限公司、深圳市比亞迪鋰電池有限公司、松下能源（無錫）有限公司、三星環(huán)新（西安）動力電池有限公司、三洋能源（蘇州）有限公司、天津三星視界有限公司、樂金化學（南京）信息電子材料有限公司、南京樂金化學新能源電池有限公司和無錫日立麥克賽爾有限公司。

據(jù)數(shù)據(jù)顯示：前30強鋰離子電池企業(yè)出口額合計24.68億美元，占鋰離子電池出口總額的30.7%。其中，索尼電子（無錫）有限公司3.77億美元位居第一，寧德新能源科技有限公司以2.883億美元排名第二，深圳市比亞迪鋰電池有限公司以2.882億美元居于第三。

一、鋰離子電池正極材料質(zhì)量

鋰離子電池材料中的金屬雜質(zhì)是主要的關(guān)注指標，當正極材料中存在金屬雜質(zhì)（如Cu、Fe、Zn等）時，在電池的化成階段，當電壓滿足這些金屬的氧化還原電位時，這些金屬就會先在正極發(fā)生氧化反應(yīng)再到負極還原，當負極處的金屬單質(zhì)逐漸累積到一定程度，就會導致電池自放電現(xiàn)象的產(chǎn)生，鋰離子電池的自放電問題將會帶來致命的影響，因而從源頭上減少金屬異物尤為重要。

鋰離子電池正極材料由于生產(chǎn)工序較長，整個生產(chǎn)過程比較繁瑣，因此在制造的過程中，需要重視每個環(huán)節(jié)，減少金屬異物引入的風險，所以對于正極材料供應(yīng)商的設(shè)備硬件、生產(chǎn)自動化程度和現(xiàn)場質(zhì)量管理水平提出了更高的要求，但是材料的供應(yīng)商由于受到成本的限制，設(shè)備自動化程度較低、現(xiàn)場防呆放錯措施少、生產(chǎn)制造過程不穩(wěn)定很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，對風險不能進行有效的識別和管控。因此制造商要保證電池性能的穩(wěn)定性，盡量減少自放電的問題發(fā)生，需要通過5M1E多維度去進一步降低金屬異物的引入風險。如提高人員素質(zhì)、加強設(shè)備維護保養(yǎng)、物料工藝改善、生產(chǎn)環(huán)境的管控等。

鋰離子電池材料由于粒度較?。ㄎ⒚准墸菀孜湛諝庵械乃郑ㄌ貏e是高鎳材料），從而導致鋰離子正極材料水分超標，在電池正極材料的調(diào)漿過程中，如果正極材料的水分比較高，攪拌漿料時PVDF溶解度會降低，從而出現(xiàn)凝膠的現(xiàn)象，影響電池整體加工的性能，對電池的電性能指標如容量、內(nèi)阻、循環(huán)等都會帶來一定的影響，因此需要重視正極材料中水分的影響。目前水分管控措施主要有管道運輸、密閉防護、鋁塑包裝、環(huán)境干燥等措施。

正極材料批次間的一致性差，在制漿的過程中會帶來波動，導致漿料的固含量和粘度不穩(wěn)定。近幾年隨著科學技術(shù)的發(fā)展，越來越多的電池廠商提出了一致性的管控目標，在正極材料的生產(chǎn)過程中，對設(shè)備穩(wěn)定性、技術(shù)水平、生產(chǎn)過程的制成能力、質(zhì)量管控能力提出更高要求，制定改善一致性的措施，有效的防治質(zhì)量出現(xiàn)的問題，目前主要通過混合包裝、工藝優(yōu)化、設(shè)備自動化改善、質(zhì)量工具的應(yīng)用、理化指標精細化管控（如粒度、振實、比表、游離鋰、金屬雜質(zhì)、磁性異物等）等方式來提升材料的一致性。

二、鋰離子電池正極材料質(zhì)量管理方式

（一）提高鋰離子電池的安全性

要想有效地解決鋰離子動力電池的安全性問題，主要從以下幾個問題著手：對于電池的熱效應(yīng)進行合理設(shè)計，盡量避免不合理使用，防止產(chǎn)生熱失控現(xiàn)象，保證電解液的安全性。使用合格的正極材料、管控正極材料的水分、金屬雜質(zhì)等指標，提高生產(chǎn)過程的制成能力，增強批次間一致性。

越來越多的大容量鋰離子動力電池投入使用[1]，出現(xiàn)了越來越多的安全性問題比如內(nèi)短路、自放電等，若是這一問題不能得到很好的克制將會影響到鋰離子動力電池實現(xiàn)大規(guī)模、多領(lǐng)域應(yīng)用的步伐。鋰離子動力電池的安全問題如自爆、電火、漏液等，會對其實用化進展產(chǎn)生極大的阻礙。

隨著科學研究的日益先進，出現(xiàn)了越來越多的新型鋰離子動力電池材料，新材料的應(yīng)用也在一定程度上緩解了安全性能方面存在的問題。所以對于新型的鋰離子動力電池材料的開發(fā)和制備，能夠有效的增加鋰離子動力電池的安全性能。

（二）掌握電池正極材料市場

材料廠商應(yīng)該重點考慮的問題是鋰離子電池正極材料的質(zhì)量管理，對于市場進行更詳細的了解，充分進行技術(shù)儲備，一旦市場有需求就可以迅速投產(chǎn)，搶占市場先機。如果準備不足，就會降低市場的占有率，因此提前做好相關(guān)的研究和了解，有利于促進市場中競爭地位的提升。隨著電動汽車不斷的發(fā)展，近幾年的市場競爭越來越激烈，對正極材料的選擇越來越重視。

（三）采取創(chuàng)新管理模式

近幾年，大部分的企業(yè)開始重視科學技術(shù)的發(fā)展，并且對鋰離子材料的經(jīng)費做好充足的準備，因為只有充足的經(jīng)費才能對新項目進行更深的研究，并支持項目的科技創(chuàng)新，“基礎(chǔ)性研究”與“創(chuàng)新性研究”，孰輕孰重，是企業(yè)首先考慮的問題?；A(chǔ)性研究在現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進行提升、改進，市場占有率高，一旦投入市場，直接可以生產(chǎn)、包裝、銷售，短時間取得可觀的利潤。而創(chuàng)新型研究則注重新品的開發(fā)與創(chuàng)新[2]，走在市場的前沿，研發(fā)成果不一定很快投入市場，客戶對研發(fā)成果也處于試用階段，一旦市場成熟將迅速進入市場，搶占先機，占有市場的絕對優(yōu)勢。基礎(chǔ)性研究是實現(xiàn)公司經(jīng)濟效益的關(guān)鍵，而創(chuàng)新型研究是公司成為行業(yè)領(lǐng)跑者的關(guān)鍵，是搶占市場先機的利器，二者缺一不可。電池正極材料市場更新?lián)Q代快，企業(yè)始終要站在研發(fā)的最前沿，研發(fā)一代、儲備一代、推廣一代，對產(chǎn)品不斷進行優(yōu)化升級，才能在變化無常、更新?lián)Q代頻繁的電池材料市場大環(huán)境下立于不敗之地。

（四）知識產(chǎn)權(quán)的保護

在快速發(fā)展的經(jīng)濟時代，知識產(chǎn)權(quán)已經(jīng)成為了一個企業(yè)增強自己核心競爭力的重要資源保障，在企業(yè)發(fā)展中占據(jù)著重要地位[3]。知識產(chǎn)權(quán)最重要的一部分就是專利，專利權(quán)能夠有效的保護自己的發(fā)明成果不被盜取，減少科研成果流失的可能性，更能夠利用壟斷利潤對研發(fā)投入進行彌補，對于科技進步和經(jīng)濟發(fā)展也有著重要作用。鋰電池目前的發(fā)展機遇和前景非常好，但是擁有較高的專利壁壘已經(jīng)嚴重阻礙了中國鋰電池行業(yè)進步，我國鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還有很長的一段路要走，在這個過程中要不斷進行技術(shù)研發(fā)和經(jīng)驗積累，促進中國鋰電池行業(yè)發(fā)展。

科技研發(fā)不是單純地埋頭搞研發(fā)，而是通過下游客戶了解市場、分析市場，進而確定研究方向，確保產(chǎn)品順應(yīng)發(fā)展潮流，適應(yīng)市場變化。加強與客戶的交流，聯(lián)合開發(fā)、整合下游企業(yè)資源，可以更好地滿足最終用戶需求。加強同行、同產(chǎn)業(yè)間技術(shù)協(xié)作，整合優(yōu)勢資源，展開聯(lián)合創(chuàng)新，開發(fā)顛覆性的技術(shù)，進一步豐富產(chǎn)品種類，強化生產(chǎn)技術(shù)在同行業(yè)中的領(lǐng)先優(yōu)勢，增強產(chǎn)業(yè)核心競爭力，實現(xiàn)共贏。

三、結(jié)論

新經(jīng)濟時代的發(fā)展需要不斷的改革創(chuàng)新來實現(xiàn)[4]，只有通過不斷的進行科技創(chuàng)新，才能使企業(yè)在市場上長久立足。企業(yè)科技創(chuàng)新需要通過市場分析來引導，結(jié)合市場變化不斷的進行技術(shù)創(chuàng)新，全面發(fā)展公司的技術(shù)實力，通過分析客戶需求、對于相關(guān)競爭企業(yè)分析、利用高等院校的技術(shù)、資源優(yōu)勢，對于知識產(chǎn)權(quán)的保護進行妥善管理，不斷增強企業(yè)與客戶，企業(yè)與市場之間的互動，以保證企業(yè)在激烈的市場競爭情況下，使得鋰離子電池材料能夠在市場上占有一定地位，并長久的發(fā)展下去。

【參考文獻】

[1]賈紅英.鋰離子電池正極材料的質(zhì)量管理[J].科技創(chuàng)新導報，2017，14（17）：174-175.

[2]張欣.統(tǒng)計過程控制技術(shù)應(yīng)用于鋰離子電池制造[J].電池，2016，46（03）：161-164.

[3]呂春風. 黑龍江普萊德公司石墨深加工項目的風險管理研究[J].吉林大學，2015.

[4]彭彥玲，陸超淵.鋰電工具及其電池組運輸分類與要求[J].電動工具，2015（01）：16-21.