锂电池正极材料的质量管理

当正极材料中存在铁、铜、铬、镍、锌、银等金属杂质时，电池化成阶段的电压达到这些金属元素的氧化还原电位后，这些金属就会先在正极氧化再到负极还原，当负极处的金属单质累积到一定程度，其沉积金属坚硬的棱角就会刺穿隔膜，造成电池自放电。自放电对锂离子电池会造成致命的影响，因而从源头上防止金属异物的引入就显得格外重要。

正极材料生产工序较多，制造过程中的每一个环节都会有金属异物引入的风险，这就对材料供应商的设备自动化程度及现场质量管理水平提出了更高要求。但材料供应商往往由于成本限制，其设备自动化程度较低，生产制造工序断点较多，不可控的风险增加。因此，电池制造商为了保证电池性能稳定，预防自放电发生，必须推动材料供应商从人、机、料、法、环五大方面防止金属异物引入。

首先从人员管控开始，应禁止员工携带金属异物进入车间，禁止佩戴首饰，进入车间应着工作服、工作鞋，戴手套，避免接触金属异物后再接触粉料。要建立监督检查机制，培养员工的质量意识，使其自觉遵守并维护车间环境。

正极材料大都是微米或纳米级颗粒，极易吸收空气中的水分，特别是 Ni含量高的三元材料。在制备正极浆料时，如果正极材料水分高，在进行浆料搅拌过程中NMP吸水后会造成PVDF溶解度降低，导致浆料凝胶成果冻状，影响加工性能。制成电池后，其容量、内阻、循环和倍率等都会受到影响，因此正极材料的水分与金属异物一样要作为重点管控项目。

对于电池制造商而言，正极材料批次间差异越小、一致性越好，成品电池的性能才能越稳定。大家都知道磷酸铁锂正极材料的一个最主要缺点就是批次稳定性差，在制浆时往往由于批次波动大，每批次浆料的粘度和固含量都不稳定，这就给使用者带来了麻烦，需要不停地调整工艺去适应。

提高生产设备的自动化程度是提高磷酸铁锂材料批次稳定性的主要手段，然而，目前国内磷酸铁锂材料供应商的设备自动化程度普遍较低，技术水平和质量管理能力不高，提供的材料存在不同程度的批次不稳定问题。所以为了达到这一要求，铁锂材料供应商往往在制成成品后增加一步混合工序。

当然随着技术的进步，材料供应商制程能力的提升，物性指标的散布越来越小，发货前测试粘度这一步骤就可以省去了。除了以上提到的改善一致性的措施外，我们还应运用质量工具最大程度的削弱这种批次不稳定性，预防质量问题的发生。主要从以下几个方面着手。

(1)作业规程的建立

产品的固有质量是设计出来的、更是制造出来的。因此，操作者如何操作对于控制产品质量尤为重要，应建立详细具体的作业标准。

(2)CTQ的识别             

对影响产品质量的关键指标和关键工序加以识别，对这些关键的管控指标应做特别的监控，并制定相应的应急反应措施。

(3)SPC的使用              

对关键过程的关键特性参数进行SPC时时监控，对异常点进行剖析，找出导致不稳定的原因、采取有效的纠正措施和预防措施，避免不良品流向客户端。

制浆时，正极材料在制浆罐内与溶剂、胶、导电剂按一定比例混合均匀后经管道出料，出料口安装了过滤网，其目的是为了拦截正极材料中的大颗粒和异物，以保证涂覆的质量。若正极材料中含有大颗粒会导致过滤网堵塞，如果大颗粒的成分仍是正极材料本身，只是影响了生产效率不会对电池性能造成影响，这样的损失还能小一些。但如果这种大颗粒的成分不确定，是其它金属异物，那样已经制成的浆料就要全部报废，带来的损失是巨大的。出现这种异常，应是材料供应商内部的质量管理出了问题，大部分正极材料的生产都有过筛工序，筛网有无破损、是否及时检查和更换，如果筛网破损有无防呆措施，出厂检验时是否进行大颗粒的检测等工作还有待完善。