锂离子电池正极材料质量管理方式研究及分析

顾然

【摘 要】随着经济的不断发展，推动科学技术的进步，锂离子电池的安全性问题已经成为动力电池发展的重要因素，要求相关人员对锂离子的电池的材料和性能进行更进一步的分析，有效的促进锂离子电池的发展。本文主要阐述锂离子电池正极材料质量主要影响因素及有效管理方式。

【关键词】锂离子；电池正极；质量管理

2017年度中国锂离子电池出口额达到80.48亿美元，同比增长17.6%，出口数量为17.11亿个，同比增长12.8%。在2017年度中国锂离子电池出口额30强企业排行榜中，进入榜单前十企业分别是：索尼电子（无锡）有限公司、宁德新能源科技有限公司、深圳市比亚迪锂电池有限公司、松下能源（无锡）有限公司、三星环新（西安）动力电池有限公司、三洋能源（苏州）有限公司、天津三星视界有限公司、乐金化学（南京）信息电子材料有限公司、南京乐金化学新能源电池有限公司和无锡日立麦克赛尔有限公司。

据数据显示：前30强锂离子电池企业出口额合计24.68亿美元，占锂离子电池出口总额的30.7%。其中，索尼电子（无锡）有限公司3.77亿美元位居第一，宁德新能源科技有限公司以2.883亿美元排名第二，深圳市比亚迪锂电池有限公司以2.882亿美元居于第三。

一、锂离子电池正极材料质量

锂离子电池材料中的金属杂质是主要的关注指标，当正极材料中存在金属杂质（如Cu、Fe、Zn等）时，在电池的化成阶段，当电压满足这些金属的氧化还原电位时，这些金属就会先在正极发生氧化反应再到负极还原，当负极处的金属单质逐渐累积到一定程度，就会导致电池自放电现象的产生，锂离子电池的自放电问题将会带来致命的影响，因而从源头上减少金属异物尤为重要。

锂离子电池正极材料由于生产工序较长，整个生产过程比较繁琐，因此在制造的过程中，需要重视每个环节，减少金属异物引入的风险，所以对于正极材料供应商的设备硬件、生产自动化程度和现场质量管理水平提出了更高的要求，但是材料的供应商由于受到成本的限制，设备自动化程度较低、现场防呆放错措施少、生产制造过程不稳定很容易出现质量问题，对风险不能进行有效的识别和管控。因此制造商要保证电池性能的稳定性，尽量减少自放电的问题发生，需要通过5M1E多维度去进一步降低金属异物的引入风险。如提高人员素质、加强设备维护保养、物料工艺改善、生产环境的管控等。

鋰离子电池材料由于粒度较小（微米级），容易吸收空气中的水分（特别是高镍材料），从而导致锂离子正极材料水分超标，在电池正极材料的调浆过程中，如果正极材料的水分比较高，搅拌浆料时PVDF溶解度会降低，从而出现凝胶的现象，影响电池整体加工的性能，对电池的电性能指标如容量、内阻、循环等都会带来一定的影响，因此需要重视正极材料中水分的影响。目前水分管控措施主要有管道运输、密闭防护、铝塑包装、环境干燥等措施。

正极材料批次间的一致性差，在制浆的过程中会带来波动，导致浆料的固含量和粘度不稳定。近几年随着科学技术的发展，越来越多的电池厂商提出了一致性的管控目标，在正极材料的生产过程中，对设备稳定性、技术水平、生产过程的制成能力、质量管控能力提出更高要求，制定改善一致性的措施，有效的防治质量出现的问题，目前主要通过混合包装、工艺优化、设备自动化改善、质量工具的应用、理化指标精细化管控（如粒度、振实、比表、游离锂、金属杂质、磁性异物等）等方式来提升材料的一致性。

二、锂离子电池正极材料质量管理方式

（一）提高锂离子电池的安全性

要想有效地解决锂离子动力电池的安全性问题，主要从以下几个问题着手：对于电池的热效应进行合理设计，尽量避免不合理使用，防止产生热失控现象，保证电解液的安全性。使用合格的正极材料、管控正极材料的水分、金属杂质等指标，提高生产过程的制成能力，增强批次间一致性。

越来越多的大容量锂离子动力电池投入使用[1]，出现了越来越多的安全性问题比如内短路、自放电等，若是这一问题不能得到很好的克制将会影响到锂离子动力电池实现大规模、多领域应用的步伐。锂离子动力电池的安全问题如自爆、电火、漏液等，会对其实用化进展产生极大的阻碍。

随着科学研究的日益先进，出现了越来越多的新型锂离子动力电池材料，新材料的应用也在一定程度上缓解了安全性能方面存在的问题。所以对于新型的锂离子动力电池材料的开发和制备，能够有效的增加锂离子动力电池的安全性能。

（二）掌握电池正极材料市场

材料厂商应该重点考虑的问题是锂离子电池正极材料的质量管理，对于市场进行更详细的了解，充分进行技术储备，一旦市场有需求就可以迅速投产，抢占市场先机。如果准备不足，就会降低市场的占有率，因此提前做好相关的研究和了解，有利于促进市场中竞争地位的提升。随着电动汽车不断的发展，近几年的市场竞争越来越激烈，对正极材料的选择越来越重视。

（三）采取创新管理模式

近几年，大部分的企业开始重视科学技术的发展，并且对锂离子材料的经费做好充足的准备，因为只有充足的经费才能对新项目进行更深的研究，并支持项目的科技创新，“基础性研究”与“创新性研究”，孰轻孰重，是企业首先考虑的问题。基础性研究在现有产品的基础上进行提升、改进，市场占有率高，一旦投入市场，直接可以生产、包装、销售，短时间取得可观的利润。而创新型研究则注重新品的开发与创新[2]，走在市场的前沿，研发成果不一定很快投入市场，客户对研发成果也处于试用阶段，一旦市场成熟将迅速进入市场，抢占先机，占有市场的绝对优势。基础性研究是实现公司经济效益的关键，而创新型研究是公司成为行业领跑者的关键，是抢占市场先机的利器，二者缺一不可。电池正极材料市场更新换代快，企业始终要站在研发的最前沿，研发一代、储备一代、推广一代，对产品不断进行优化升级，才能在变化无常、更新换代频繁的电池材料市场大环境下立于不败之地。

（四）知识产权的保护

在快速发展的经济时代，知识产权已经成为了一个企业增强自己核心竞争力的重要资源保障，在企业发展中占据着重要地位[3]。知识产权最重要的一部分就是专利，专利权能够有效的保护自己的发明成果不被盗取，减少科研成果流失的可能性，更能够利用垄断利润对研发投入进行弥补，对于科技进步和经济发展也有着重要作用。锂电池目前的发展机遇和前景非常好，但是拥有较高的专利壁垒已经严重阻碍了中国锂电池行业进步，我国锂电池产业的发展还有很长的一段路要走，在这个过程中要不断进行技术研发和经验积累，促进中国锂电池行业发展。

科技研发不是单纯地埋头搞研发，而是通过下游客户了解市场、分析市场，进而确定研究方向，确保产品顺应发展潮流，适应市场变化。加强与客户的交流，联合开发、整合下游企业资源，可以更好地满足最终用户需求。加强同行、同产业间技术协作，整合优势资源，展开联合创新，开发颠覆性的技术，进一步丰富产品种类，强化生产技术在同行业中的领先优势，增强产业核心竞争力，实现共赢。

三、结论

新经济时代的发展需要不断的改革创新来实现[4]，只有通过不断的进行科技创新，才能使企业在市场上长久立足。企业科技创新需要通过市场分析来引导，结合市场变化不断的进行技术创新，全面发展公司的技术实力，通过分析客户需求、对于相关竞争企业分析、利用高等院校的技术、资源优势，对于知识产权的保护进行妥善管理，不断增强企业与客户，企业与市场之间的互动，以保证企业在激烈的市场竞争情况下，使得锂离子电池材料能够在市场上占有一定地位，并长久的发展下去。

【参考文献】

[1]贾红英.锂离子电池正极材料的质量管理[J].科技创新导报，2017，14（17）：174-175.

[2]张欣.统计过程控制技术应用于锂离子电池制造[J].电池，2016，46（03）：161-164.

[3]吕春风. 黑龙江普莱德公司石墨深加工项目的风险管理研究[J].吉林大学，2015.

[4]彭彦玲，陆超渊.锂电工具及其电池组运输分类与要求[J].电动工具，2015（01）：16-21.