企业培训_圆柱动力电池培训教材

2019 12 29 1 圆柱 动力电池培训 培训 徐建兵 2019 12 29 2 主要培训内容1 锂电概论 2 基本概念和相关术语介绍 3 18650及26650生产流程及控制要点 4 生产过程中常见异常原因分析及处理办法5 生产电池的责任心 自身职责以及注意事项 2019 12 29 3 1 锂电概论 1 1锂电概论 一次电池研究始于20世纪50年代 70年代始于实用化 广泛用于军事和民用小型电器上 如 手机 电脑 摄像机 照相机等 2019 12 29 4 锂离子电池研究始于20世纪80年代 1990年日本研究成以石油焦为负极 钴酸理为正极的锂离子二次电池 2019 12 29 5 1993年美国 贝尔电讯公司 首先报道拉采用PVDF工艺制造成聚合物锂离子电池 PLIB 20世纪90年代过锂离子电池生产也相继问世 1999年12月厦门宝龙工业有限公司 2000年1月深圳比克电池 2000年7月广东惠州TCL金能电池有限公司先后大规模投产 2019 12 29 6 2000年后 日本 法国电动车 EV 和混合电动车 HEV 相继上市 直到2005年 中国动力电池才暂露头角 走在前面的有比亚迪 力神 比克 等公司 但至今均没有量产 据不完全统计 全球每年新增利电池厂家有2000余家 其中中国为10 15家 2019 12 29 7 1 2我公司战略公司主要是以二次锂电和电子为基础产品 产品为电池类 磷酸铁锂和锰酸锂 锰钴镍三元材料3大系列目前公司主营产品磷酸铁锂动力锂电池具有安全性能好 循环寿命长 可快速充电 绿色环保 功率性能出色 成本相对较低的优点 2019 12 29 8 主要应用于电动自行车 电动摩托车 电动汽车 电动工具 电动玩具 太阳能光伏发电系统及风力发电系统 大型通讯服务器备用UPS电源系统 应急照明系统 便携移动电源系统及矿山安全设备系统等多种领域 其辅助产品主要应用领域有笔记本电脑 LED手电筒 手机 移动DVD GPS等数码产品 2019 12 29 9 ISO9001 2000质量管理体系认证 ISO14001环境管理体系认证 产品已通过欧盟CE 美国UL 德国EMC等安全认证 以及购买了国内平安保险 国外美亚产品质量保险 我公司生产的电池主要有铝壳和圆柱两大类 均符合锂离子电池发展规律和市场需求的潮流 2019 12 29 10 2 基本概念和相关术语介绍什么是开路电压 是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时 电池正负极之间的电势差 一般情况下 Li ion充满电后开路电压为3 6 3 8V左右 放电后开压为2 0V左右 通过电池的开路电压 可以判断电池的荷电状态 2019 12 29 11 什么是电池内阻 是指电池在工作时 电流流过电池内部所受到的阻力 有欧姆内阻与极化内阻两部分组成 电池内阻大 会导致电池放电工作电压降低 放电时间缩短 2019 12 29 12 内阻大小主要受电池的材料 制造工艺 电池结构等因素的影响 是衡量电池性能的一个重要参数 注 一般以充电后状态内阻为标准 测量电池的内阻需用专用内阻仪测量 而不能用万用表欧姆档测量 2019 12 29 13 什么是工作电压 是指电池在工作状态下即电路中有电流过时电池正负极之间电势差 在电池放电工作状态下 当电流流过电池内部时 不需克服电池的内阻所造成阻力 故工作电压总是低于开路电池 充电时则与之相反 2019 12 29 14 什么是电池的容量 电池的容量有额定容量和实际容量之分 电池的额定量是指设计与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下 应该放出最低限度的电量 2019 12 29 15 什么是放电平台 放电平台是恒放电到3 6V 然后搁置10分钟 在任何倍率的放电电流下下放电至2 0V时的放电时间 是衡量电池好坏的重要标准 2019 12 29 16 什么是 充放电 倍率 时率 是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值 它在数据值上等于电池额定容量的倍数 通常以字母C表示 如电池的标称额定容量为600mAh为1C 1倍率 300mAh则为0 5C 6A 600mAh 为10C 以此类推 2019 12 29 17 什么是自放电率 是指电池在开路状态下 电池所储存的电量在一定条件下的保持能力 主要受电池制造工艺 材料 储存条件等因素影响 是衡量电池性能的重要参数 注 电池100 充电开路搁置后 一定程度的自放电正常现象 在GB标准规定LI ion后在20 2 条件下开条件下开路搁置28天 可允许电池有容量损失 2019 12 29 18 什么是内压 指电池的内部气压 是密封电池在充放电过程中产生的气体所致 主要受电池材料 制造工艺 电池结构等因素影响 其产生原因主要是由于电池内部水分及有机溶液分解产生的气体于电池内聚集所致 高倍率的连续过充 会导致电池温度升高 内压增大 严重时对电池的性能及外观产生破坏性影响 2019 12 29 19 如漏液 鼓底 电池内阻增大 放电时间及循环寿命变短等 Li ion任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏 甚至爆炸 帮Li ion在充电过程中需采用恒流恒压充电方式 避免对电池产生过充 2019 12 29 20 为什么电池要储存一段时间后才能包装出货 电池的储存性能是衡量电池综合性能稳定程度的一个重要参数 电池经过一定时间储存后 允许电池的容量及内阻有一定程度的变化 经过了一段时间的储存 可以让内部各成分的电化学性能稳定下来 可以了解该电池的自放电性能的大小 以便保证电池的品质 2019 12 29 21 为什么要化成 电池制造后 通过一定的充放电方式将其内部正负极物质激活 改善电池的充放电性能及自放电 储存等综合性能的过程称为化成 电池有经过化成后才能体现真实性能 2019 12 29 22 为什么充电限制电压 额定容量 额定电压 终止电压 A 充电限制电压 按生产厂家规定 电池由恒流充电转入恒压充电时的电压值 B 额定容量生产厂家标明的电池容量 指电池在环境温度为20 5 条件下 放电至终止电压时所应提供的电量 用C表示 单位为Ah 安培小时 或mAh 毫安小时 C 标称电压 表示电池电压的近似值 2019 12 29 23 D 终止电压 规定放电终止时电池的负载电压 其值为2 75V为什么恒压充电电流为逐渐减少 因为恒流过程终止时 电池内部的电化学极化然保持再整个恒流中相同的水平 恒压过程 再恒定电场作用下 内部Li 的浓差极化在逐渐消除 离子的迁移数和速度表现为电流逐渐减少 2019 12 29 24 锂离子安全特性是如何实现的 为了确保Li ion安全可靠的使用 专家们进行了非常严格 周密的电池安全性能设计 以达到电池安全考核指标 1 隔膜135 自动关断保护 采用国际先进的UBEPE PP PE三层复合膜 在电池升温达到120 的情况下 PE复合膜两侧的膜孔闭合 电池内阻增大 电池内部升温减缓 电池升温达到135 时 PP膜孔闭合 电池内部断路 电池不再升温 确保电池安全可靠 2019 12 29 25 2 向电解液中加入添加剂在电池过充 电池电压高于4 2V的条件下 电解液添加剂与电解液中其他物质聚合 电池内阻大幅度增加 电池内部形成大面积断路 电池不再升温 3 电池盖板结构 电池盖板采用刻痕防爆球结构 电池升温时 电池内部活化过程中所产生的部分气体膨胀 电池内压加大 压力达到一定程度防爆球破裂 放气 2019 12 29 26 4 各种环境滥用测试 进行各项滥用实验 如外部短路 过充 针刺 冲击 焚烧等 考察电池安全性能 同时对电池进行温度冲击实验和振动 跌落 冲击等力学性能实验 考察电池在实际使用环境性能情况 2019 12 29 27 正 负正极烘烤的目的是什么 除去极片内的水份和易挥发有机溶剂 正 负正极片辊压片的目的 使活性物质与网栅及集流片接触紧密 减小电子的移动距离 降低极片的厚度 增加装填量 提高电池体积的利用率 从而提高电池的容量 2019 12 29 28 压片厚度对电池性能有什么影响 压片厚度太厚时 容易使电池内活性物质量减少 单位体积的活性物质量的减少和极化电位的增大 从而造成电池的容量降低 压片厚度太薄时 容易造成电池内的活性物质量增加 极片表面有效面积减小 从而造成活性材料的浪费和大电流充放电的困难 2019 12 29 29 极片称重的目的是什么 准确了解和掌握极片的敷料量 配片的目的是什么 使正负极片上的活性物质的量比例保持一致性 为什么要进行刷片操作 清除极片上的积尘 积料 毛刺等 2019 12 29 30 车间的湿度对电池质量有什么影响 车间内的湿度大时 极片吸水量大 增加了极片的水份含量 在电池中产生气体量增加 使电池的内压增加 危害电池的安全性能 水份的增加多消耗电池中的活物质 使电池容量下降 湿度小反之 2019 12 29 31 车间空调机和除湿系统的作用 保持室内的温度恒温 减小室内的湿度 以提高电池的性能 2019 12 29 32 18650及26650生产流程及控制要点控制要点配料 配料过程采用先进的工艺方法及特殊的化学试剂 使正负极浆料各组之间的表面张力降到了最低 提高了各组之间的相容性 阻止了材料在搅拌过程 团聚 的现象 浆料内部无自聚成团现象 均匀的浆料保证了正负极在基材上分布的均匀性 从而提高了电芯的一致性 安度保持稳全性 2019 12 29 33 涂布 保证极片质量的稳定和一致性 大大提高电芯极片均一性 降低了不安全电芯的出现机率 单面极片上面密度误差值应小于 2 极片长度及间隙尺寸误差应小于2mm 辊压 辊压机的辊轴辊压极片跳动应不大于2 m 这样才能保证极片厚度的一致性 2019 12 29 34 分切 切出的极片不存在荷叶边 毛刺等缺陷 卷绕 卷芯边缘要对齐 不能出现螺旋 制片 极耳无歪斜 无虚焊 焊接区域要用高温胶纸完全覆盖 2019 12 29 35 辊槽 尺寸完全符合工艺要求 辊槽处无破损 盖帽焊接 至少有三点无虚焊 漏焊 焊穿 预封 千万不能把极耳夹在盖帽与壳体之间 2019 12 29 36 清洗及涂胶和防锈油 用工业酒精清洗封口后的电芯 洗干净上面的电解液及污渍 用气枪吹干电池壳体上的残余酒精 用棉签再在分口处涂上密封胶后 半小时后再在封口处和辊槽处涂上防锈油 2019 12 29 37 化成分容 上柜后要保证触点与电池接触良好 工步设置要符合工艺要求 2019 12 29 38 生产工程中常见异常原因分析及处理办法配料 A粘度偏高 a 根据固含量的高低加入适量溶剂进行适当搅拌 b 慢速搅拌若干时间 c 进行反向搅拌若干时间 B颗粒 a 粘结剂未完全分散 b 导电剂未完全分散 c 活性物质为完全分散 提高搅拌速率 延长搅拌时间 2019 12 29 39 气泡 a 抽真空消泡 b 加入消泡剂 异丙醇和乙醇 原理如下 异丙醇 弱极性物质 加入后可减小粘合剂溶液的极性 提高石墨和粘合剂溶液的相容性 具有强烈的消泡作用 易催化粘合剂网状交链 提高粘结强度 2019 12 29 40 乙醇 弱极性物质 加入后可减小粘合剂溶液的极性 提高石墨和粘合剂溶液的相容性 具有强烈的消泡作用 易催化粘合剂线性交链 提高粘结强度 异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的 大批量生产时可考虑成本因素然后选择添加哪种 2019 12 29 41 注意事项 1 防止混入其它杂质 2 防止浆料飞溅 3 浆料的浓度 固含量 应从高往低逐渐调整 以免增加麻烦 4 在搅拌的间歇过程中要注意刮边和刮底 确保分散均匀 2019 12 29 42 5 浆料不宜长时间搁置 以免沉淀或均匀性降低 6 需烘烤的物料必须密封冷却之后方可以加入 以免材料性质变化 7 搅拌时间的长短以设备性能 材料加入量为主 2019 12 29 43 8 出料前对浆料进行过筛 除去大颗粒以防涂布时造成断带 9 对配料人员要加强培训 确保其掌握专业知识10 配料的关键在于分散均匀 2019 12 29 44 一 涂布掉料 a 粘结剂量不足或失效 b 箔材表面粗燥程度不够 c 第一节烘箱温度过高 d 活性物质有问题或与所用粘结剂不匹配 2019 12 29 45 颗粒 a 浆料未分散均匀 b 涂布机头带入的干料 划痕 a 刮刀处塞有干料或杂物 b 箔材表面已经被划伤 暗痕 a 浆料黏度偏高 b 温度偏高 c 风速不均匀 2019 12 29 46 鼓边 a 黏度偏小 b 分速不均匀 斑点 a 浆料中带有气泡 b 浆料受潮 硬块 浆料吸水 裂纹 a 第一节温度过高 b 相邻两节烘箱温度相差太大 2019 12 29 47 辊压 压片厚度太厚时 容易使电池内部活性物质量减少 容易造成电池内的活性物质量减小 从而造成电池的容量降低 压片厚度太薄时 容易造成电池内的活性物质量增加 极片表面有效面积减小 从而造成活性材料的浪费和大电流充放电的困难 目前 压后反弹严重 采取措施为再进行一次辊压 2019 12 29 48 连续分条 蛇形边 毛刺超出工艺标准 边缘掉料 2019 12 29 49 二 制片 A极耳虚焊 B高温胶布没有覆盖完焊接区域金属C负极极耳包胶布完整 三 卷绕 A卷心松弛 B卷心螺旋 C终止胶带没有贴平整 每隔半小时要进行试入壳3pcs 2019 12 29 50 四 入壳 A卷芯太小 B卷芯太大 五 辊槽 A钢壳破损 B槽上高度不符合工艺 C槽下高度不符合工艺 六 注液 吸收缓慢 2019 12 29 51 七 光焊盖帽 虚焊或焊穿 八封口和清洗 A镍层破坏严重 B未清洗干净 2019 12 29 52 成品电芯常见异常及处理办法 容量低 a 附料量偏少 b 极片两面附料量相差较大 c 极片断裂 d 电解液少 e 电解液电导率低 f 正极与负极配片未配好 g 隔膜孔间隙率小 2019 12 29 53 h 胶粘剂老化 附料脱落 i 卷芯超厚 未烘干或电解液未渗透 j 分容时未充满电 k 正负极材料比容量小 2019 12 29 54 内阻高 a 负极片与极耳虚焊 b 正极片与极耳虚焊 c 正极耳与盖帽虚焊 d 负极耳与壳虚焊 e 铆钉与压板接触内阻大 f 正极未加导电剂 g 电解液没有锂盐 h 电池曾经发生短路 i 隔膜纸孔率小 2019 12 29 55 电压低 a 副反应 电解液分解 正极有杂质 有水 b 未化成好 SEI膜未形成安全 c 客户的线路板漏电 指客户加工后送回的电芯 d 客户未按要求点焊 客户加工后的电芯 e 毛刺 f 微短路 g 负极产生结晶 2019 12 29 56 超高 a电解液分解 b 未烘干水分 c 盖帽密封性差 d 壳底太厚 e 卷芯太高 2019 12 29 57 短路 a 料尘 b 装壳时装破 c 尺刮 隔膜纸太小或未垫好 d 卷绕不齐 e 没包好 f 隔膜有洞 g 毛刺 2019 12 29 58 断路 a 极耳与盖帽未焊好 或者有效焊点面积小 b 极耳断裂 极耳太短或与极片点焊时焊得太下 2019 12 29 59 爆炸 a 分容柜有故障 造成过充 b 隔膜闭合效应差 c 内部短路 水 2019 12 29 60 水对未封口电池的危害 车间内的湿度大时 极片吸水量大 增加了极片的水份含量 在电池中产生气体量增加 使电池的内压增加 危害电