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锂离子电池工序大全详细解读

点击量:81   时间:2020-01-07 08:46

锂电池生产创造流程,凡在新能源周围的从业人员都能“信手拈来”。但是,浅易的流程能外达出锂电池创造工艺技术的栽栽艰辛吗?下面幼编为行家介绍主要锂电池制程管控的要点。(抛砖引玉)

一片面 正极配料(正极由活性物、导电剂、粘结剂构成)

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1、最先是对来料确认和烘烤,清淡导电剂需≈120℃烘烤8h,粘结剂PVDF需≈80℃烘烤8h,活性物(LFP、NCM等)视来料状态和工艺而定是否必要烘烤干燥。现在车间请求温度:≤40℃,湿度:≤25%RH。

2、干燥完善后,(湿法工艺)必要挑前配益PVDF胶液(溶质PVDF,溶液NMP)。PVDF胶液益坏对电池的内阻、电性能影响至关主要。影响打胶的因素有温度、搅拌速度。温度越高胶液配出来泛黄,影响粘结性;搅拌的速度太高容易将胶液打坏,详细的转速必要望松散盘的大幼而定,清淡情况下松散盘线速度在10-15m/s(对设备倚赖性较高)。此时请求搅拌罐必要开启循环水,温度:≤30℃。

3、接下来是配正极浆料。此时必要着重添料的挨次(先添活性物和导电剂慢搅同化、再添入胶液)、添料时间、添料比例,要厉格按工艺实走。其次必要厉格限制设备公转和自转速度(清淡松散线速度要在17m/s以上详细要望设备性能,分别厂家差别很大),搅拌的真空度、温度。在此阶段必要按期检测浆料的粒度和粘度,而粒度和粘度跟固含量、原料性能、添料挨次和制程工艺有关严密(此次不叙述,迎接商议)。此往往规工艺请求温度:≤30℃,湿度:≤25%RH,真空度≤-0.085mpa。

4、浆料配完后就要将浆料转出至中转罐或涂布车间,浆料转出时必要对其过筛,现在标就是过滤大颗粒物、沉淀和往除铁磁性等物质。大颗粒影响涂布到末了能够导致电池自放过大或短路的风险;浆料铁磁性物质过高会导致电池自放电过大等不良。此时的工艺请求是温度:≤40℃,湿度:≤25%RH,筛网≤100现在,粒度≤15um(参数仅供参考)。

二片面 负极配料(负极由活性物、导电剂、粘结胶、松散剂构成)

1、通例负极系统为水系混料过程(溶剂为往离子水),所以来料无需干燥请求。此过程请求往离子水导电率在≤1us/cm。车间请求温度:≤40℃,湿度:≤25%RH。

工艺暗示图如下

负极配料流程图

2、来料确认完善后,最先制备胶液(CMC和水构成)。此时石墨C和导电剂倒入搅拌机进走干混,提出不抽真空,开启循环水(干混时颗粒挤压摩擦产炎主要),矮速15~20rpm,阻隔≈15min刮料循环2-3次。接下来将胶液倒入搅拌机中开启抽真空(≤-0.09mpa),矮速15~20rpm刮料循环2次,再调整转速(矮速35rpm,高速1200~1500rpm),运走15min~60min(详细依各厂家的自己的湿法工艺而定)。末了将SBR倒入搅拌机中,提出此时迅速矮时搅拌(SBR属于长链高分子物,速度过高时间过长分子链易打断失踪活性),提出矮速35-40rpm,高速1200~1800rpm,10-20min。

3、末了测粘度(2000~4000 mPa.s)、粒度(35um≤)、固含量(40-70%),抽真空过筛(≤100现在)。详细的工艺值必要按照原料物性、混料工艺等影响有肯定迥异。车间请求温度:≤30℃,湿度:≤25%RH。

三片面 涂布

1、正极涂布马上正极浆料挤压涂或喷涂在铝集流体AB面上,单面密度≈20~40 mg/cm2(NCM功率型),涂布烤箱温度通例4-8节(或更众),每节烘烤温度95℃~120℃按实际必要调整,幸免烘烤开裂展现横向裂纹和滴溶剂表象。迁移涂布辊速比1.1-1.2,间隙位打薄20-30um(幸免拖尾导致在极耳位压实过大,电池循环过程析锂),涂布水份≤2000-3000ppm(详细要按照原料和工艺定)。车间正极温度≤30℃,湿度≤25%。暗示图如下

涂布走带暗示图

正负涂布极片图

2、负极涂布马上负极浆料挤压涂或喷涂在铜集流体AB面上,单面密度≈10~15 mg/cm2,涂布烤箱温度通例4-8节(或更众),每节烘烤温度80℃~105℃按实际必要调整,幸免烘烤开裂展现横向裂纹。迁移辊速比1.2-1.3,间隙位打薄10-15um,涂布水份≤3000ppm,车间负极温度≤30℃,湿度≤25%。

四片面 正极制片

1、正极涂布干燥完,必要在工艺时间内进走对辊。对辊即对极片进走压实,现在有炎压和冷压两栽工艺。炎压压实相对冷压高,逆弹率较矮;但冷压工艺相对浅易易操作限制。对辊主要设备到如下工艺值,压实密度、逆弹率、延迟率。同时要着重极片外观无脆片、硬块、失踪料、波浪边等表象且间隙处不批准断裂。此时车间环境温度:≤23℃,湿度:≤25%。

压实:单位体积敷料的质量,现在通例物料的真密度数据

常用压实外

逆弹率:清淡逆弹2-3um

延迟率:正极极片清淡在≈1.002

极片对辊暗示图

2、正极对辊完接下来就是分条,马上整片极片分裁剪宽度相通的幼条(对答电池高度),分条要着重极片的毛刺,必要全检极片的X和Y向的毛刺(借助二次元设备),纵向毛刺长度工艺Y≤1/2 H隔膜厚度。车间环境温度≤23℃露点≤-30℃

分切暗示图

五片面 负极制片

1、负极制片与正极同样操作,但工艺设计分别,车间环境温度:≤23℃,湿度:≤25%。常见负极物质的真密度

常用负极压实外

逆弹率:清淡在4-8um

延迟率:清淡在≈1.0012

2、负极分条与正极分条工艺相通,X和Y向毛刺都必要限制。车间环境温度≤23℃露点≤-30℃

六片面 正极片制备

分条完毕后,需对正极片进走干燥处理(120℃),再就是焊接铝极耳和极耳包胶工艺。此时必要考虑极耳长度和整形宽度。

以**650型设计为例,设计极耳外露主要考虑到正极耳要焊接盖帽和滚槽时相符理相符作。极耳外露过长,滚槽时易使极耳与钢壳短路;过短极耳无法焊接盖帽。极现在超声焊头有线状和点状,国内工艺较众采纳线状(过流、焊强考虑)。另采纳高温胶将极耳包覆,主要考虑到金属毛刺和金属碎屑造成短路风险。此车间环境温度≤23℃,露点≤-30℃,正极水份含量≤500-1000ppm。

18650型正极耳焊接浅易工艺

卷绕型正极耳焊接暗示图

卷绕型正极耳包胶暗示图

七片面 负极片制备

需对负极片进走干燥处理(105-110℃),再就是焊接镍极耳和极耳包胶工艺。也必要考虑极耳长度和整形宽度。此车间环境温度≤23℃,露点≤-30℃,负极水分含量≤500-1000ppm。

18650型负极耳焊接浅易工艺

八片面 卷绕

卷绕就是将隔膜、正极片、负极片议决卷绕机成单个卷芯。原理是采纳负极包住正极,再议决隔膜将正负极片阻隔。由于通例系统负极行为电池设计的限制电极,容量设计高于正极,使在化成充电时正极的Li 能在负极“空位“存放。卷绕必要稀奇关注卷绕张力和极片对齐度。

卷绕张力幼,会影响内阻和入壳率;张力过大易造成短路或断片风险。对齐度指负极、正极和隔膜的相对位置,负极宽度59.5mm,正极58mm,隔膜61mm,三者剧中对齐,幸免短路风险。卷绕张力清淡在正张力0.08-0.15Mpa,负张力0.08-0.15Mpa,上隔膜张力0.08-0.15Mpa,下隔膜张力0.08-0.15Mpa,详细要按照设备和工艺调整。此车间环境温度≤23℃,露点≤-30℃,水分含量≤500-1000ppm。

卷绕极片隔膜叠放挨次暗示图

卷绕成卷芯暗示图

九片面 入壳

卷芯入壳前必要进走Hi-Pot测试电压200~500V(测试是否存在高压短路),吸尘处理(入壳进取一步限制粉尘)。这边必要强调锂电的三大限制点水分、毛刺、粉尘。前线工序完善后,将下面垫垫入卷芯底部后蜿蜒负极耳,使极耳面正对卷芯卷针孔,末了垂直插入钢壳或铝壳(以18650型号为例,外直径≈18mm 高度≈71.5mm)。天然卷芯的横截面积 < 钢壳内截面积,大约入壳率在97%~98.5%,由于要考虑到极片逆弹值和后期注液时下液水平。同入面垫工序,将上面垫也装配完善。此车间环境温度≤23℃,露点≤-40℃。

入壳暗示图

十片面 滚槽

1、将焊针(清淡是铜质或相符金材质),插入卷芯中间孔。常用焊针规格在Φ2.5*1.6mm,达到负极极耳焊接强度≥12N为相符格,过矮容易虚焊,内阻偏大;过高容易将钢壳外观的镍层焊失踪,导致焊点处生锈露液等隐患。

2、滚槽浅易理解就是将卷芯固定在壳体内不起伏。此工序需稀奇着重横向挤压速度和纵向下压速度匹配,幸免横向速度过大将壳体割破,纵向速度过快槽口镍层脱落或影响槽高进走影响封口。必要检测槽深、扩口、槽高工艺值是否达标(议决实际和理论计算)。常见的滚刀规格有1.0、1.2、1.5mm。滚槽完善后必要再次对团体吸尘处理,幸免金属碎屑,真空度≤-0.065Mpa,吸尘时间:1~2s 。此车间环境温度≤23℃,露点≤-40℃。

点底焊和滚曹暗示图

十一片面 电芯烘烤

圆柱电芯经过滚槽之后,接下就是专门主要的一步:烘烤。电芯在制作过程中,会带入肯定的水分,倘若不敷时得把水分限制在标准之内,将会主要影响电池性能的发挥和坦然性能。清淡采纳自动真空烤箱进走烘烤,整齐放入待烘烤电芯,在烘箱内里摆益干燥剂,竖立参数,添炎升温至85℃(以磷酸铁锂电芯举例),必要经过几个真空干燥循环才干达到标准。

几栽分别尺寸电芯烘烤标准:

十二片面 注液

将烘烤益的电芯进走水分测试,相符前线的烘烤标准后,才干进走下一步:注入电解液。将烘烤相符格的电芯迅速放入真空手套箱内,进走称重,记录重量,套上注液套杯,将设计益重量的电解液添入套杯中(清淡会进走泡液实验:将电芯放入电解液中,浸泡一段时间,测试电芯最大吸液量,清淡按实验量进走注液),放入真空箱中抽真空(真空度≤-0.09Mpa),添速电解液侵润极片,进走几次循环后,掏出电芯进走称重,计算注液量是不是相符设计值,少了必要进走补液,超了必要倒失踪众余片面,直到相符设计请求。手套箱环境:温度≤23℃,露点≤-45℃。

十三片面 超焊盖帽

挑前将盖帽放下手套箱中,一手将盖帽紧扣在超焊机下模具,一手拿电芯,电芯正极耳与盖帽极耳对齐,确认正极耳与盖帽极耳对齐OK后,踩下超焊机脚踏板开关。之后必要全检电芯:自检极耳焊接凶果①不悦目察极耳是否对齐②轻拉极耳,望极耳是否松开。超焊盖帽虚焊的电芯必要重新进走超焊。

超焊机设备参数经验值:

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