手机电池制作工艺

1、手機電池制造知識,Prepared by Alina Ma,目錄,鋰離子電池的概述 鋰離子電池工作原理 鋰離子電池的結構 鋰離子電池生產流程 鋰離子電池的特點 鋰離子電池常用特性 電池不良項目及成因,鋰離子電池概述,锂离子二次电池是在研究锂二次电池的基础上发展起来的。由于锂电池在充电时锂枝晶的出现，易造成隔膜刺破引起短路，出现电池爆炸等安全问题，长期困扰锂二次电池的研究进展。采用嵌锂的化合物作电极后，电池在充放过程中仅仅靠锂离子在两极之间的转移，避免了锂枝晶的出现，使安全问题、循环寿命短的问题得到基本解决。 目前，锂离子二次电池所采用的负极材料的碳，正极是嵌锂的金属氧化物，电解液是由无机盐Li

2、PF6溶于有机溶剂所组成。,電池工作原理,鋰離子電池的正負極均採用可供鋰離子自由脫嵌的活性物質，當電池充電時鋰離子從正極進入溶液轉到負極中去。放電時鋰離子又從負極進入溶液轉到正極。鋰離子進入電極的過程中叫嵌入;從電極出來的過程叫脫嵌。充放電時離子的往返的嵌入和脫嵌正像搖椅一樣搖來搖去，故有人稱鋰離子電池為“搖椅電池”。其化學反應方程式為：,鋰離子電池的結構,1、正极：电池反应的主体，主要反应物质为LiCoO2，正极片是由LiCoO2粉末调成膏体状涂覆在铝箔上烘干而成。 2、负极：与正极匹配成为电池反应的主体，主要反应物质为C，负极片是由石墨粉末调成膏体状涂覆在铜箔上烘干而成。 3、隔膜纸：置于

3、正极与负极之间起隔离作用，主要是防止正极与负极直接接触而导致电池内部短路。现在的所采用的隔膜纸一般为PE/PP多层微孔薄膜。 4、电解液：电池反应过程中作锂离子来回移动的载体，一般采用LiPF6作电解质溶解于EC/DMC/EMC等酯类物质中而形成的有机电解液。 5、五金配件：主要包括钢壳、盖板等。 钢（铝）壳：电池电化学反应系统的容器。 盖板：在整个电池系统中起密封和输出电流的作用。,鋰離子電池的結構,生產流程,分容,激光焊接,裝配,卷繞,烘烤小片,制片,配料,塗布,進料檢驗,清洗,封口,注液,化成,電芯烘烤,入庫,原材料進料檢驗,電池容量的發揮靠化學材料。現重點介紹化學材料的進料檢驗. 化學

4、材料包括：正極材料，負極材料，電解液，導電劑、溶劑、粘合劑、增稠劑。 正極材料（活性物質）指的是：鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰，現在常用的是鈷酸鋰。 負極材料指的是：石墨、炭粉 電解液指的是：六氟磷酸鋰 導電劑一般是指導電石墨，如;Super-p、KS-15 溶劑有：去離子水、NMP 粘合劑有：SBR、PVDF 增稠劑有：CMC,鈷酸鋰直觀圖,鈷酸鋰電鏡圖,原材料進料檢驗,名詞解釋： 粒度： 粉末顆粒的大小，以m為單位 振實密度： 一定重量的粉末顆粒通過振動所能夠達到的最小體積 首次充放電效率： 電池第一次放電容量與第一次充電容量的比值 克比容量： 每一克活性物質（鈷酸鋰或是石墨）所能發揮的容量 循

5、環保持率： 電池經過多次充放電後的容量與初次容量的比值 平台： 充滿電後電池（4.2V）放電到3.6V時的所用的放間 水分： 電解液中所含水分含量，以PPM為單位 HF： 電解液中所含氟化氫的含量，以PPM為單位 電導率： 電解液的導電能力 分解電壓： 外加電壓時，電解液維持不分解所能承受的最大電壓值,原材料進料檢驗,鈷酸鋰檢驗項目有：外觀、粒度、振實密度、PH值、首次充放電效率、克比容量、循環容量保持率、平台 負極石墨檢驗項目有：外觀、粒度、振實密度、首次充放電效率、克比容量、循環容量保持率、平台 電解液檢驗項目有：外觀、水分、HF含量、電導率、分解電壓,配料,配料分為正極配料和負極配料，正

6、極材料和負極材料統稱為活性物質。 配料是將活性物質、溶劑、導電劑、粘合劑按照一定的比例攪拌混合成漿料，正極配料過程嚴禁有水分。 控制點：配方（活性物質94%）、固含量（正極：702%，負極：441%）、粘度：3000-10000mpa.s,攪拌機,塗布,同樣，塗布也分為正極塗布和負極塗布。正極塗布是將正極漿料塗覆在鋁箔兩面上，並烘烤幹溶劑，負極塗布是將負極漿料塗覆在銅箔兩面上，並烘烤幹溶劑。 箔材選擇：銅箔（10m、12m），鋁箔（16m、20m） 控制點：面密度,塗布機,裁切，烘烤大片,裁切：按照工藝標準將塗覆漿料的箔材的余邊切去，並成卷的箔材切成規定尺寸的大片。 烘烤大片：將分切好的大片放

7、入烤箱烘烤以減少其水分含量。,分切機,烤箱,壓片，分小片,壓片：用輥軋機壓大片，使漿料緊覆在箔材上，需要控制壓片後的大片的厚度。過厚則壓片易壓死或斷片，且入殼難。過薄則容量低。 分小片：將壓片後的大片分切成規定尺寸的小片,其寬度就是電池的高度。不能有毛刺。,輥壓機,分切機,制片,極片烘烤,將壓片後的小片進行如下操作： 吸片(去除表面粉塵） 點焊極耳（正負極引線） 貼膠紙（絕緣，避免短路） 極片外觀全檢 控制點：虛焊（內阻大）、焊穿（短路） 極片烘烤：將正負極片用80-90抽真空烘烤4H，減少極片濕氣。,真空幹燥箱,正極耳及蓋帽,正極片,卷繞,卷繞：將正極片、負極片及隔膜紙通過卷繞機卷成電池的大

8、小，然后捏扁用胶纸缠住待装壳,對於鋼殼，負極片比正極片長，隔著隔膜紙包裹著正極片。對於鋁殼，正極片比負極片長，隔著隔膜紙包裹負極片。要求，卷芯不能偏位，否則易短路或低容量。,卷繞機,裝配，激光焊接,裝配：將卷芯裝入鋼殼（鋁殼),點焊極耳，加絕緣片，點焊蓋板。 激光封口：将装壳工序转来的电芯通过碰焊机将其负极耳牢固地焊接在钢壳上，之后将电芯上到激光焊接机模具上，通过激光焊接机将其盖板严密地焊接在钢壳上，之后进行真空测漏、测短路。,絕緣片,殼體,卷芯,激光焊接機,真空測漏,電芯烘烤，注液,電芯烘烤:120左右烘烤電芯15H-24H以除濕。 注液：將電解液注入到電芯中，電解液為離子提供遊動空間。,真

9、空烘烤,真空注液機,擱置，化成,一般擱置24H以利於電解液浸潤。 化成：對注液後地電池進行首次充電和放電以活化其活性物質。,化成櫃,封口，清洗,封口：將鋼珠敲進注液口。 清洗：用水及丙酮清洗電芯表面的油污、劃線、膠等，並進行厚度全檢。,清洗,分容，入庫,分容：首次分選電池容量及平台。 入庫：進行電池的厚度內阻測試後入倉庫。,分容檢測櫃,裝保護板，包裝,電芯安裝保護板，包裝後即完成了整個生產制造過程。,鋰離子電池的優點,A.高能量密度 B.單電池輸出電壓高 C.自放電率低 D.使用壽命長 E.安全性能好 F.無記憶效應 G.不含重金屬如：鎘、汞等, 因此對環境無污染，屬綠色環保電池,鋰離子電池的

10、缺點,A、電池成本高。主要表現在LiCoO2的價格高(Co的資源較少），電解質體系提純困難。 B、不能大電流放電，一般放電電流在1C以下。 C、需要保護線路板控制,锂离子电池最常用的特性,容量：是指电池以一定的充电速率充电至4.2V，再以4.2V 恒压充电至电流小于0.01C，之后以 一定的放电速 率放电至2.75V的容量（以Ah或mAh表示）。 平台：是指电池以一定的充电速率充电至4.2V，再以4.2V 恒压充电至电流小于0.01C，之后以1C 放电速率放 电至3.6V的时间（以min表示）。 内阻：是指电池在充电至50%左右的情况下通过二次电池 内阻测试仪测量出来的内阻值（以m表示）。,锂

11、离子电池最常用的特性,自放电：是指电池在没有对外做功的情况下，其自身内部物质 发生化学反应而致使电池能量（容量）损失的现象。如自 放电较大的电池往往表现为储存一段时间后出现低电压 （或零电压）的现象。 安全性能：是指电池在过充、短接或其他滥用条件下的情况下 其外表是否有爆炸、破裂、漏液的现象。 外观：是指成品电芯在出货时的外观尺寸和表面质量。目前， 国内客户关心最多的是电芯的厚度、高度及漏液。,電池不良項目及成因,1、容量低 產生原因： a.敷料量偏少;b.極片兩面敷料量相差較大;c、極片斷裂;d、電解液少;e、電解液電導率低;f、正極與負極配片未配好;g、膠粘劑老化導致料脫落;h、正負極比容量小 2、內阻高 產生原因： a、正負極片與各自極耳虛焊;b、極耳與殼體虛焊;c、鉚釘與壓板接觸內阻大; 3、電壓低 產生原因： a、副反應（電解液分解;正極有雜質