锂离子电池基础培训

部门：工艺部日期：2018.10.27锂离子电池基础培训锂电池工作原理及名词解释1目录Contents锂电池结构剖析2锂电池工序流程3锂电池工序介绍及控制要点4异常及处理方法51锂电芯介绍——工作原理锂离子电池：它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。1锂电芯介绍——名词解释锂离子电池：含有锂离子的能够直接将化学能转化为电能的装置。该装置包括电极、隔膜、电解质、容器和端子等，并被设计成可充电。额定容量：制造商标明的电池或电池组容量。注：单位为安时（Ah）或毫安时（mAh）充电限制电压：制造商规定的电池或电池组的额定最大充电电压。注：例如单节钴酸锂/石墨体系电池的充电限制电压一般为4.20V。充电上限电压：制造商规定的电池或电池组能承受的最高安全充电电压。注：例如单节钴酸锂/石墨体系电池的充电上限电压一般为4.25V。放电截止电压：制造商规定的放电终止时电池或电池组的负载电压。推荐充电电流：制造商推荐的恒流充电电流。最大充电电流：制造商规定的最大的恒流充电电流。推荐放电电流：制造商推荐的持续放电电流。最大放电电流：制造商规定的最大持续放电电流。上限充电温度：制造商规定的电池或电池组充电时的最高环境温度。注：该温度为环境温度，不是电池或电池组的表面温度。。1锂电芯介绍——名词解释上限放电温度：制造商规定的电池或电池组放电时的最高环境温度。注：该温度为环境温度，不是电池或电池组的表面温度。漏液：可见的液体电解质的漏出。泄气：电池或电池组中内部压力增加时，气体通过预先设计好的防爆装置释放出来。破裂：由于内部或外部因素引起电池外壳或电池组壳体的机械损伤，导致内部物质暴露或溢出，但没有喷出。起火：锂离子电池或电池组有可见火焰。爆炸：锂离子电池或电池组的外壳剧烈破裂导致主要成分喷射出来。放电率：是指电池在规定时间内放出其额定容量所需要的电流值，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，300mA则为0.5C,6A为10C.以此类推。面密度：单位面积内某物质的重量，单位为g/m2。2锂电芯结构剖析正极电解液电芯负极极耳3锂电芯——工序流程预化烘烤分容注液检测出货抽气封装卷绕混料涂布辊压制片4工序——搅伴搅伴可以称为混料、匀浆、制浆、配料等等。通过一定的加料顺序、搅拌工艺、真空控制、温度控制等条件，将正负极活物质、导电剂、粘结剂、溶剂等关键组分制备成具有一定粘度要求、粒径要求的非牛顿流体的过程。需要控制的浆料性质是具有好的流动性、粘度、粒度符合涂布要求。控制要点：固含量1.工艺配方确认2.计量的准确性3.工艺流程确认粘度1.搅伴参数的设置2.循环水效果确认3.搅伴机真空度4工序——涂布涂布是将搅拌完成的浆料均匀涂覆在集流体上，经过烘干制成极片的过程。涂布的方式有连续涂布、间歇涂布；浆料涂布的方式主要有刮刀直涂、刮刀辊涂、条缝式挤压涂，涂布产品的控制参数是面密度、粘结性、含水率等。控制要点：极片面密度极片尺寸极片外观极片干燥度箔材规格4工序——辊压辊压是指将涂布完成的极片经过一定间隙、一定压力下的两个钢辊压实到指定厚度的过程。辊压的影响因素：进料角度、间隙值、压力值、辊压速度、收放卷张力、极片温度等。辊压的目的：是将疏松多孔的电极进一步压实，减少物质间接触电阻，提高一定电池体积内的电池容量，同时不能过压以保证电解液对极片的浸润效果。控制要点：辊压厚度辊压外观走速辊压压力辊间隙二边间隙一致性湿度4工序——分切分切也叫分条，涂布完成的极片幅宽大，要将极片分切成多条。1.分切产品主要受切刀质量；2.切刀角度；3.张力的影响；4.上下刀的咬合度；控制要点：极片尺寸极片毛刺极片质量4工序——卷绕卷绕是电芯的一种组成方式。通过控制设备的速度、张力、尺寸、偏差等因素，将分条后尺寸相匹配的负极极片、正极极片及隔膜卷成裸电芯的过程。卷绕的要点是隔膜包正负极，同时负极极片要包裹正极极片。这就要求负极极片不能露箔，露箔后会造成极片局部析锂刺穿隔膜，引起短路。控制要点：卷针尺寸、极片型号、尺寸、极片质量确认隔膜规格、尺寸确认设备参数确认正负极片的对齐度收尾的松紧度及贴胶效果确认卷绕后尺寸、中心距确认4工序——热压测短路热压也叫整形，卷绕后的电芯处于鼓起状态，不利于入壳和电解液的浸润，需要将其热压以促进极片、隔膜间的接触，同时减小体积、防止正负极极片的错位。热压的影响因素有压力、温度、时间等，一般选择45~80℃热压。热压的过程中同时进行卷芯短路测试，将短路不良品挑出小知识陶瓷隔膜

三氧化二铝，在测短路过程中需要充电一小段时间，需调试测试设备的充电时间，常规隔膜充电时间很短，设备默认的时间就OK，但陶瓷可能需要适当延长设备充电报警时间，要不然三氧化二铝正在充电，但是设备充电报警时间已经到了，设备就会默认他短路。然后发出报警警报。如果上面做到了，但是还是短路。一般水分的可能性就比较大，三氧化二铝本身容易吸水，水分造成尖端，造成短路的假象，怎么区分是水份，还是真正短路，很容易，复测一次就OK了，如果是粉尘击穿短路，复测几次他也是短路，水分就不会了，他一般第一次测试短路，第二次就不会了。

4工序——封装封装形式主要有：钢壳和铝塑膜封装两种。软包电池封装采用铝塑膜，铝塑膜由三层物质组成，PP层、铝层以及尼龙层。封装的关键是将PP层融化后相互粘结到一起，热封主要受到温度、热封时间、热封压力的影响。要保证无热封不良,顶封要特别注意，既要保证铝塑膜PP层与极耳外表面的PP层粘结、密封良好，又要保证非极耳区铝塑膜PP层面对面的粘结、密封良好。铝塑膜软包电池在热封之后需要包覆一层PET膜，防止外界物质对铝塑膜的划伤。+-++=+-4工序——真空烘烤真空烘烤分为极片烘烤和电芯烘烤，都是为了控制电芯的水分。水分对于锂电池来说可以是致命的，水分与电解液接触后，形成的氢氟酸对电池有巨大的损坏，生成的气体也会造成电池鼓包等。烘烤效率受真空度、烘干温度、时间影响，通过调整烘烤工艺尽量在低能耗的情况下高效烘干。控制要点：干燥能力工艺烘烤温度确认烘烤循环的设定真空度的要求周转环境的要求4工序——注液电解液是锂离子在电池内部移动的通道，主要由溶质和溶剂组成。溶质是六氟磷酸锂，溶剂一般选用三种或多种溶剂配合使用，如EC/DMC/DEC等。注液过程就是将电解液注入电芯内部，控制的参数主要有电解液量、注液气压、时间等。控制要点：注液环境的要求电解液规格注液量的精准度电芯表面的洁净度4工序——化成化成就是对注液封口后的电池进行第一次充电。化成的目的主要有两个：电池制作完成后，电极材料并不是处在最佳适用状态，需要进行首次充电对其激活。锂电池首次充电，电子通过外部路径到达石墨负极表面，与电解液溶剂、锂离子发生反应形成固态电解质膜（SEI），SEI对于锂电池的性能有重要的影响。化成工艺对电池性能影响极大，因为充放电流大小、时间、温度等因素对于SEI形成、产气量、电阻等关键参数有很大影响。控制要点：化成工艺及参数确认电芯的两极与化成柜的对应化成温度、压力确认预化过程巡查，异常极时处理4工序——二封二封也叫抽气，化成过程产生的气体需要抽出并进行二次封装。控制要点：抽气真空度真空保持时间设定温度（上模、下模）封装压力封边时间封边厚度4工序——分容电池的分容是通过化成分容柜(由于化成和分容基本原理相同，化成和分容功能集成在同一个柜子内，称为化成分容柜)来完成的，化成分容柜的功能实际上就是象充电器一样的东西，只不过它可以同时为大量的电池充放电。电池分容时通过电脑管理得到每一个检测点的数据，从而分析出这些电池容量的大小和内阻等数据，确定电池的质量等级，这个过程就是分容。控制要点：分容工艺确认分容工步及参数的设置分容环境要求（温度、湿度）容量分选（电芯规格、标识）分容过程巡查，异常极时处理5异常处理——浆料异常及解决方案解决方案：——沉降、粘度变化大搅伴工艺调整原材料及环境水分控制增加粘结剂——固含量低正极材料比表、粒度控制搅伴时间调整粘结剂分子量——难过塞控制材料大颗粒降低浆料粘度防止吸水——无流动性、结果冻正极PH值、比表降低环境湿度控制原材料水份控制5异常处理——极片异常及解决方案解决方案：——浆料气泡延长抽真空时间添加NMP类表面活性剂——极片裂纹降低前几节烘箱温度涂布速度降低——颗粒和划痕控制材料大颗粒降低浆料粘度控制吸水——拖尾浆料粘度调至合适值设置合理的涂布参数（头尾消薄、速比）——极片重量不温定控制浆料吸水设备调整粘度调整5异常处理——极片异常及解决方案解决方案：——断片脆片降低压实极片烘烤时间减短更换高强度箔材（下次调节）——白点、起皮、掉料、脱粉控制吸水（包括材料、环境）——反弹大控制吸水（制程水分控制）缩短制程周期5异常处理——电芯异常及解决方案解决方案：——保液量小减小材料压实高温静置或延长静置时间换吸液量大的隔膜——化成厚度超标预化时适当减加压力——化成后内阻大原材料导电性提高增加导电剂或减少粘结剂电解液电导率提高提高隔膜孔隙率5异常处理——电芯析锂及解决方案解决方案：——析锂N/P过量(1.04~1.12)负极片长宽过量设计适当减少负极压实浆料分散性好对电解液进行消泡处理提升电解液导电率换高品质的隔膜减小充电电流设定合适的充电截止电压提高充电温度5异常处理——电芯性能异常及解决方案解决方案：——平台低确认