正極材料是鋰離子電池的關鍵核心材料之一，其性能直接影響了鋰離子電池的各項性能指標。相比于鋰離子電池的其他原材料，正極材料的品種更加多樣化，生產工藝也更加復雜，品質失效的風險也就更大，因而對其質量管理的要求也就更高。本文從材料使用者的角度談一談鋰離子電池正極材料常見的失效形式以及相應的預防措施。

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正極材料中混入金屬異物

當正極材料中存在鐵、銅、鉻、鎳、鋅、銀等金屬雜質時，電池化成階段的電壓達到這些金屬元素的氧化還原電位后，這些金屬就會先在正極氧化再到負極還原，當負極處的金屬單質累積到一定程度，其沉積金屬堅硬的棱角就會刺穿隔膜，造成電池自放電。

自放電對鋰離子電池會造成致命的影響，因而從源頭上防止金屬異物的引入就顯得格外重要。正極材料生產工序較多，制造過程中的每一個環節都會有金屬異物引入的風險，這就對材料供應商的設備自動化程度及現場質量管理水平提出了更高要求。但材料供應商往往由于成本限制，其設備自動化程度較低，生產制造工序斷點較多，不可控的風險增加。因此，電池制造商為了保證電池性能穩定，預防自放電發生，必須推動材料供應商從人、機、料、法、環五大方面防止金屬異物引入。

首先從人員管控開始，應禁止員工攜帶金屬異物進入車間，禁止佩戴首飾，進入車間應著工作服、工作鞋，戴手套，避免接觸金屬異物后再接觸粉料。要建立監督檢查機制，培養員工的質量意識，使其自覺遵守并維護車間環境。

生產設備是異物引入的主要環節，比如跟物料接觸的設備部件和工具出現生銹、固有材質磨損等現象；未直接跟物料接觸的設備部件和工具，粉塵粘附后因車間氣流作用漂浮到物料中。根據影響程度，可采取不同的處理方式，如刷漆、更換為非金屬材質涂層（塑料、陶瓷類）、金屬部件進行包裹等。管理者還應制定相應的規章制度，對如何管理金屬異物進行明確規定，制定點檢表，要求員工定期檢查，防患于未然。

原材料是正極材料中金屬異物的直接來源，應對購買的原材料進行金屬異物含量的規定，入廠后應嚴格檢驗，保證其含量在規定的范圍內。如果原材料的金屬異物含量超標，后續工序很難將其除去。

為了除去金屬異物，電磁除鐵已成為生產正極材料的必經工序，電磁除鐵機被普遍使用，但該設備對非磁性金屬物質如銅、鋅等不起作用，因此車間應避免銅、鋅部件的使用，如必須要用到也盡量不要與粉料直接接觸或露在空氣中。此外，電磁除鐵機的安裝位置、安裝個數、參數設置等對除鐵效果也有一定影響。

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正極材料水分超標

正極材料大都是微米或納米級顆粒，極易吸收空氣中的水分，特別是Ni含量高的三元材料。在制備正極漿料時，如果正極材料水分高，在進行漿料攪拌過程中NMP吸水后會造成PVDF溶解度降低，導致漿料凝膠成果凍狀，影響加工性能。制成電池后，其容量、內阻、循環和倍率等都會受到影響，因此正極材料的水分與金屬異物一樣要作為重點管控項目。

產線設備自動化程度越高，粉料在空氣中暴露的時間越短，水分引入也就越少。推動材料供應商提高設備自動化程度，如實現全程管道輸送，監控管道露點，安裝機械手實現自動裝料、下料對防止水分引入貢獻巨大。生產車間的溫濕度也是一項重點管控指標，理論上講露點越低越有利。大多數材料供應商會重點關注燒結工序之后的水分控制，他們認為1000度左右的燒結溫度可以除去粉料中的大部分水分，只要嚴格控制燒結工序之后到包裝這個階段的水分引入，基本可以保證材料水分不超標。此外，包裝方式也是很重要的，大部分材料供應商采用鋁塑袋抽真空的包裝方式，目前看來這種方式還是最經濟有效的。

當然材料設計不同，吸水性也會有較大差異，比如包覆材料差異、比表面積差異等都會影響其吸水性。有些材料供應商雖然在制造過程中防止了水分的引入，但材料本身卻具有易吸水的特性，制成極片后水分極難烘出，這就給電池制造商造成了麻煩。因此，在開發新材料時應考慮到吸水性的問題，開發出普適性更高的材料，這對供需雙方都大有好處。