La capacité est l'attribut principal d'une batterie, et la capacité insuffisante des cellules est également un problème courant rencontré lors de la production d'échantillons et de masse. Cet article analyse principalement le problème de l’absence de capacité dans les cellules de batterie. Quelle est la raison de la capacité insuffisante de la batterie ?

Lorsque vous entendez que la capacité des cellules de la batterie est insuffisante, la première réaction doit être de confirmer s'il existe effectivement un problème de capacité insuffisante. En termes simples, vérifiez d'abord si le processus du condensateur est mal réglé, comme un courant de décharge élevé, un temps de charge court de l'équipement de charge, etc. S'il n'y a aucun problème avec le réglage de la taille du pas du condensateur, une division de grille est requise après le remplacement du point de test. Bien entendu, pour la production de masse et même pour les échantillons, la probabilité d'une capacité insuffisante causée par des erreurs dans l'armoire de distribution de capacité est très faible et les batteries ont généralement des problèmes. Si la capacité est toujours faible après un nouveau test, il peut être confirmé que le problème de capacité insuffisante existe bel et bien. Après avoir confirmé la capacité insuffisante de la cellule de batterie, il est nécessaire de confirmer davantage la fréquence et la gravité de la capacité insuffisante, et de saisir la situation réelle de la capacité insuffisante dans son ensemble. Les échantillons sont souvent un lot, mais les modèles de production sont soit des « modèles à capacité de production insuffisante », soit des « modèles à capacité de production parfois insuffisante ». Pour le premier, l’analyse doit se concentrer sur la conception, la sélection des matériaux et la production de masse comme point de départ et orientation prioritaire. Pour ces derniers, le fonctionnement des chaînes de production et les changements de processus sont prioritaires. Après avoir déterminé la fréquence, il est également nécessaire de confirmer la gravité relativement peu importante, à savoir la proportion de capacité cellulaire insuffisante et la proportion de capacité inférieure à la valeur requise. La confirmation de la gravité est plus susceptible de servir de base à un éventuel assouplissement des spécifications de capacité de production et à l'appréciation des ruptures de stocks, tandis que l'analyse du problème lui-même, bien que moins importante que la fréquence de confirmation, reste essentielle.

Après avoir pleinement compris la situation réelle de capacité de production insuffisante, il est nécessaire de commencer à l'analyser. Pour les professionnels hautement qualifiés ayant rencontré le même problème, le retrait de trois batteries devrait permettre de déterminer approximativement la véritable raison de la capacité insuffisante de la batterie. Mais pour les gens ordinaires, une approche plus systématique est nécessaire. Avant d'analyser le système, vous pouvez démonter la situation dans laquelle les cellules de la batterie qui ont été précédemment remesurées et complètement chargées ont une puissance insuffisante et jeter un œil à l'interface. S'il n'y a aucun problème, cela est probablement dû au fait que le revêtement de l'électrode positive est trop léger ou que la marge de conception est insuffisante. S'il y a un problème avec l'interface, cela peut être dû à des problèmes de fabrication ou de conception. Tout d'abord, vous avez besoin d'au moins 8 batteries de capacité insuffisante et 8 batteries de capacité qualifiée. Divisez ensuite au hasard les batteries de capacité insuffisante en deux groupes, à savoir le groupe A avec capacité insuffisante et le groupe B avec capacité insuffisante, et divisez au hasard les batteries qualifiées en deux groupes, à savoir le groupe A et le groupe B. Déchargez ensuite les deux batteries du groupe A. à une tension statique d'environ 3,0 V. Démontez ensuite les batteries de capacité insuffisante et celles qualifiées, faites cuire sous vide les plaques d'électrodes positives à 85 ℃ ou plus pendant 24 heures, et pesez les plaques d'électrodes négatives de capacité insuffisante et celles qualifiées. Si le poids de l'électrode avec une capacité insuffisante est nettement inférieur au poids de l'électrode positive qualifiée ou inférieur à la plage de processus, on peut fondamentalement juger que la capacité insuffisante de la cellule de batterie est causée par le léger revêtement de l'électrode positive. . Premièrement, bien que la première source de lithium irréversible de l'électrode positive puisse entraîner une certaine perte de poids, le poids total de la source de lithium irréversible ne représente qu'environ 5 % de la source de lithium de l'électrode positive, soit moins de 0,5 % du poids de l'électrode positive. feuille d'électrode positive. La source de lithium irréversible provoquée par la source lumineuse de l'électrode positive ne doit pas représenter moins de 1 % du poids total de la feuille d'électrode.

Pendant le processus de cuisson, l'électrolyte ne peut pas être complètement séché, mais le poids réel de la partie résiduelle est limité par rapport au poids de la plaque électrode. Dans l'ensemble, l'erreur entre le poids de la plaque d'électrode positive après cuisson et le poids réel de la plaque avant de la bobine ne dépasse pas 2 %. De plus, il existe une comparaison entre le poids des feuilles d'électrodes positives avec une capacité qualifiée et le poids des feuilles d'électrodes avec une capacité insuffisante. 

Secondly, the same method is not applicable to the positive electrode because it will increase a lot of weight. However, we can provide the weight increase ratio of the positive electrode after the experiment, and then calculate the weight of the positive electrode in reverse to determine whether the insufficient capacity of the battery cell is caused by an excess of positive electrodes. If it is confirmed that the reason for the positive electrode being too light is due to insufficient capacity, then it will be lucky, but in fact, the probability of such luck is often just a coincidence. In this case, it is necessary to analyze the B group with insufficient capacity and the qualified B group. The B group battery needs to be fully charged and then disassembled to compare the differences in the negative electrode interface. A low discharge capacity is equivalent to a low charging capacity, which means that the negative electrode fully charged interface will be abnormal.

In fact, in most cases, as long as there is insufficient capacity, regardless of whether the battery is insufficient or qualified, similar abnormalities will appear on the interface, but to varying degrees. When recording the interface status of battery cells, it is also necessary to record the actual capacity of the corresponding battery cells. The final conclusion is roughly the same, that is, battery cells with insufficient and high capacitance have more severe interface abnormalities. The reasons for insufficient battery cell capacity: The reasons for insufficient battery capacity can be divided into two aspects: battery design and process. The matching of materials, especially the matching of positive electrode and electrolyte, has a significant impact on battery capacity. For a new negative electrode or electrolyte, if repeated testing reveals that the battery will precipitate lithium every time, resulting in insufficient capacity, it is likely that the material itself is not compatible. The reason for the mismatch may be that the SEI film formed during the formation process is not dense enough, too thick, or unstable, or it may be that the PC in the electrolyte peels off the graphite layer. It cannot be ruled out that the surface density of the designed battery is too high, which may cause the battery to be unable to adapt to high rate charging and discharging. Diaphragm is also a factor that may lead to insufficient capacity. For the case of using single-layer PP low-cost separators, manually wound battery separators will have wrinkles in the longitudinal direction at the middle position of each layer, and the negative electrode cannot be fully inserted into the wrinkles, which affects the battery capacity. Insufficient capacity design margin can also lead to insufficient capacity. Due to errors in  positive and negative electrode coatings, separators, and the influence of adhesives on capacity, a certain capacity margin must be left in the design. When designing capacity margin, it is possible to first calculate that the battery capacity is exactly on the center line during all processes, and then leave a margin. Alternatively, the margin can be calculated after all factors that affect capacity have occurred below the limit value. Accurately evaluating the weight performance of the positive electrode under this system is crucial for new materials.

The capacity ratio, cut-off charging current, charging and discharging rate, and electrolyte type all affect the performance of the positive electrode. If the design value of the positive electrode is artificially increased in order to achieve the target capacity, it is actually equivalent to insufficient design capacity. There is no problem with the battery interface and the entire process data, but the battery capacity is insufficient. Therefore, new materials must pay attention to evaluating the accurate performance of the positive electrode. Different positive electrodes have different performance when matched with any negative electrode and electrolyte. Excessive negative electrode can also affect the performance of the positive electrode to a certain extent, thereby affecting the capacity of the battery. Continuing to add excess negative electrode at the lower limit where lithium deposition does not occur will increase the performance of the positive electrode by about 1% to 2%. Of course, even if it is increased, the larger the design capacity output, the better. The excess positive electrode still needs to ensure that lithium cannot precipitate. When the excess amount of positive electrode is too high, the performance of negative electrode will decrease again because more irreversible lithium is needed to form. Of course, the probability of this happening is almost non-existent. When the liquid injection amount is low, the corresponding liquid retention amount will also decrease. When the liquid retention of the battery cell is too small, the insertion and extraction of lithium ions in the positive and negative electrodes will be affected, resulting in a decrease in capacity. Although reducing the amount of liquid injection will lower the cost and process pressure, the premise of reducing the amount of liquid injection is that it cannot affect the performance of the battery. Of course, reducing the amount of liquid injected will only increase the likelihood of insufficient battery cells due to insufficient liquid retention, rather than an inevitable result. At the same time, the greater the difficulty of the model's liquid absorption, the more excess electrolyte should be used to ensure better contact with the electrode during the electrolyte penetration process. When the liquid retention capacity of the battery cell is insufficient, the positive and negative electrode plates will become relatively dry, and a thin layer of lithium deposition will occur on the negative electrode. This can serve as a factor causing low capacity due to insufficient liquid retention capacity. Analyzing the reasons for the shortage of battery cells: If the design experience or past batches have determined that the design will not cause the shortage in the battery manufacturing process, then process abnormalities are very suspicious. The light coating on the positive or negative electrode can directly lead to insufficient battery cells. When the coating on the positive electrode is light, the interface of the rechargeable battery will not be abnormal. At this point, it is necessary to determine the problem by drying and measuring the weight of the positive electrode sheet.

As a receptor for lithium ions, the positive electrode must provide more lithium intercalation sites than the positive electrode can provide lithium sources. Otherwise, excess lithium will deposit on the negative electrode surface, forming a relatively uniform layer of lithium deposition. As mentioned above, because the weight of the negative electrode sheet cannot directly remove the baking weight of the electrode sheet, an experiment can be conducted to find the weight increase ratio of the negative electrode sheet through the core of the coating weight to remove the baking weight of the negative electrode sheet. Another method is to compare the weight of the negative electrode of the battery or ternary lithium battery without analyzing the weight of the negative electrode of the lithium battery cell. If the relative weight of the negative electrode of a qualified battery is heavy, and there is a thin layer of lithium deposition on the surface of the negative electrode, then the possibility of insufficient negative electrode is very high. In addition, coating the positive and negative sides of the positive or negative electrode can also lead to deficiencies. Among them, the negative electrode mainly has a lighter coating on one side, because even if the positive electrode coating is heavier, although the weight performance will decrease, the total capacity will not decrease. On the contrary, it may even increase. If the process of the negative electrode is a misaligned coating, and the relative weight ratio of one side and two sides after baking is directly compared, as long as the data of the A-side coating is 6% lighter than that of the B-side, the problem can be basically concluded. Of course, if the problem of insufficiency is very serious and further inversion of the actual surface density of A/B planes is required. Rolling can damage the structure of the material, thereby affecting its capacity. The fundamental reason why a material has properties such as capacity and voltage is its molecular or atomic structure. When the rolling density of the positive electrode exceeds the technical value, the positive electrode sheet will be very bright after battery disassembly. If the positive electrode is compacted too much, the positive electrode sheet is prone to breakage after winding, which can also lead to shortages. However, due to the fact that crushing the positive electrode can cause the electrode sheet to break immediately when folded, and the rolling of the positive electrode itself requires a lot of pressure, the frequency of crushing the positive electrode is much lower than that of crushing the negative electrode. When the negative electrode is crushed, the surface of the negative electrode will form strip-shaped or block shaped lithium deposits, and the liquid retention of the battery cell will be significantly reduced. When the compaction further increases, the large area of lithium deposition increases, and the amount of lithium deposition also increases. The platinum on the surface of the battery appears in two colors, obvious and dry.

Une teneur excessive en humidité peut également entraîner une capacité insuffisante des cellules de la batterie. Lorsque la teneur en eau de l'électrode avant l'injection de la batterie dépasse la norme, que le point de rosée de la boîte à gants n'est pas qualifié, que la teneur en eau de l'électrolyte dépasse la norme et que de l'humidité est introduite dans le joint de dégazage secondaire, la batterie peut présenter une capacité insuffisante. Une petite quantité d'eau est nécessaire pour la formation de la batterie, mais lorsque la teneur en eau dépasse une certaine valeur, l'excès d'eau endommagera le film SEI, consommera les sels de lithium dans l'électrolyte et réduira ainsi la capacité de la batterie. Les batteries à forte teneur en humidité apparaîtront sous forme de petites taches brun foncé lorsqu'elles seront complètement chargées ou chargées négativement. Analyse de conclusion : Pour les cellules de batterie de capacité insuffisante, si l'on est sûr, le démontage de quelques cellules de mauvaise apparence peut fondamentalement confirmer le problème. Si la perte de volume est causée par une capacité insuffisante, un rapport détaillé est nécessaire, ou si la raison de la capacité insuffisante est quelque chose qui n'a jamais été vu auparavant, il est nécessaire de mener résolument une analyse détaillée des aspects de la collecte des données de processus, en comparant capacité insuffisante avec des cellules de batterie qualifiées et plans d'amélioration.