锂离子电池基本工艺介绍.ppt

,锂离子电池基本工艺介绍,工艺车间,制片车间,装配车间,检测车间,制片车间,分档,点焊,分切,材料烘烤,制浆,涂布,对辊,全检,转交,工艺流程,工序功能：将正极或负极活性物质按一定比例与专用导电剂、粘结剂和溶剂混合均匀，并调制成浆。,制浆,混和,原料预处理,干粉分散,稀释,四个步骤：,浆料控制点: 1.粘度 2.颗粒度 3.固含量 工序控制点： 1.搅拌速度 2.搅拌温度 3.搅拌浓度 4.真空度,正极制浆,原料预处理：正极活性物质、导电剂、粘结剂常压烘烤脱水、溶剂采用干燥分子筛或者特殊取料设施脱水,原料混和：a.粘结剂的溶解及热处理；b.活性物质和导电剂球磨,干粉分散：粘结剂液体浸湿固体，挤出气体的过程 正极材料中的所有组分均能被粘结剂溶液浸湿，所以正极料粉分散相对容易 分散方法：静止法(分散时间长，效果差，但不损伤材料原结构） 搅拌法（时间短，效果佳，但有可能损伤材料自身结构） 搅拌速度：越高，分散越快，但对材料自身结构和对设备损伤大 搅拌温度：适宜的温度，浆料流动性好，易分散，太热浆料容易结皮，太冷流动性降低 搅拌浓度：越小，分散越快，但过稀导致材料浪费和浆料沉淀加重 真空度：高真空度有利于材料缝隙和表面气体排出，降低液体吸附难度，易于分散均匀,稀释：将浆料调整为合适的浓度，便于涂布,负极制浆,负极制浆原理与正极制浆原理相同,注意点： a.石墨与粘结剂溶液极性不同，不易分散，可先用醇（乙醇、异丙醇）水溶液初步润湿，再与粘结剂溶液混合； b.适当降低搅拌浓度，提高分散性； c.分散过程为减少极性物与非极性物间的距离，提高势能或表面能，为吸热反应，适当升高搅拌温度，提高流动性，降低分散难度。,制浆注意事项： 1.浆料的固含量应从高往低逐步调整 2.在搅拌的间歇过程中注意刮边和刮底，确保分散均匀 3.浆料不宜长时间搁置，以免其沉淀或均匀性下降 4.搅拌时间的长短以设备性能、材料加入量为主设计考虑 5.出料前对浆料进行过筛，除去大颗粒以防涂布时造成断带,制浆,涂布,工序功能：将浆料连续、均匀地涂覆在传送集流体的表面，烘干，分别制成正负极片。,原理：涂辊转动带动浆料，通过调整刮刀间隙来调节浆料转移量，并利用背辊或涂辊的转动将浆料转移到基材上，按工艺要求，控制涂布层的厚度以达到重量要求，同时，通过干燥加热除去平铺于基材上的浆料中的溶剂，使固体物质很好地粘结于基材上。,技术路线：单层涂布，干燥后再进行反面涂布，包括连续涂布定长分切和定长分段涂布,涂布,工序控制点: 1.涂布速度 2.涂布面密度 3.干燥温度 4. 张力,放卷,接片,拉片,张力控制,自动纠偏,涂布,干燥,自动纠偏,张力控制,自动纠偏,收卷,干燥速度：干燥过慢，涂层表面有流动性，厚度不稳定；干燥过快，表面形成粘结剂膜层，内部溶剂挥发会造成表面层起皱现象。通常采用分段干燥，中间段温度最高。,涂布和干燥要做到首件三检-厚度、质量、尺寸符合要求，并定时检验对应的拉浆速度、烘烤时间等。,加热温度或时间不够，难以除去浆料中的液体，使部分粘结剂溶解，造成活性物质剥落；加热温度过高，则粘结剂发生晶化，也会使活性物质剥落，从而造成电芯内短路。另外，干燥温度和烘干时间不合适还会造成铝箔氧化和极片偏湿；,涂布,涂布注意事项：,高质量极片：极片表面平整、光滑、敷料均匀、附着力好、干燥、不脱料、不掉料、不缺料、无积尘、无划痕、无气泡,刮粉（连续涂布定长分切）,卷状极片,裁片,刮粉,刷粉,对辊,工序功能：将涂布后的极片压实，达到合适的密度和厚度,原理：通过调节压辊的间隙以调节压力，从而调节极片被压实的厚度和密度,工序控制点：a. 滚压应注意厚度符合工艺要求； b.压片时应注意气泡、掉料、极片变形、波浪边等。,目的：使活性物质与网栅及集流体接触紧密，减小电子移动距离，降低极片的厚度，增加装填量，提高电池体积利用率，提高电池容量,分切,工序功能：将滚压后的极片卷，先裁成大片，然后分切成工艺要求的极片宽度,焊接,工序功能：将多个Al（正极）、Ni （负极）极耳一起焊接成为裸电芯,原理：超声波焊接利用超声频率的机械振动能量在静压力的共同作用下，将弹性振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及随后有限的温升，从而达到连接异种金属的目的。,其他流程,贴胶纸,点片,外观检查,计数,正极基体：铝箔（约0.012m厚),正极物质：钴酸锂+super P+PVDF,正极集流体：铝带加镍带（约0.1mm厚）,高温胶带（约0.05mm厚）,正极片结构,负极片结构,负极基体：铜箔（约0.008mm厚),负极物质：石墨+纳米硅+La133,负极集流体：镍带（约0.07mm厚）,装配车间,电池烘烤,封装,入壳,极片烘烤,扫粉,卷绕,平压,注液,抽气预封,冲壳,全检,转交,工艺流程,工序功能：小条正负极极片、隔膜按顺序卷绕组合成裸电芯,卷绕,要求：a. 控制卷绕车间湿度 b. 正负极涂布误差尽量小，正负极剪切误差尽量小 c. 操作过程及时调整正负极片、隔膜位置 d. 隔膜、极片表面平整，不起褶皱，松紧度设计 e. 检测短路,顶封,工序功能：将裸电芯包上包装铝箔或铝塑膜，对顶部和侧边进行热封装,主要控制顶封和侧封拉力,注液,工序功能：将电解液加入到电芯中，并将电芯完全封住 环境要求：电芯注液前要进行除水，关键点水分控制（手套箱湿度）,原理：水作为电解液中一种痕量组分，对锂离子电池SEI膜的形成和电池性能有非常大的影响，满充状态的负极与锂金属性质相近，可以直接与水发生反应。因此，在锂离子电池的制作过程中必须严格控制环境的湿度和正负极材料、电解液的含水量。,检测车间,分容,折边,切边,搁置,化成,测电压,抽气封,高温老化,入半成品库,工艺流程,测电压并分档，未达到电压要求的重新进行化