动力电池入门-动力电池工艺

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动力电池入门-动力电池工艺 [复制链接]

锂电池生产工艺流程分为三大工段，一是极片制作，二是电芯制作，三是电池组装。在锂电池生产工艺中，极片制作是基础、电芯制作是核心，电池组装关系到锂电池成品质量。锂电池生产工艺流程具体环节包含正极拉浆、负极拉浆、正极片、负极片、钢壳装配、注液及检测以及包装等。

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。

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

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

涂布工艺应根据正负极浆料的固含量、比重调节涂布机机头刀具间隙，控制涂布厚度

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。

工序功能：将涂布后的极片压实，达到合适的密度和厚度

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

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

叠片工艺是将正极、负极切成小片与隔离膜叠合成小电芯单体，然后将小电芯单体叠放并联起来组成一个大电芯的一种Li离子电芯制造工

叠片工艺流程图

- 工序功能：将多个Al、Ni 极耳一起焊接成为裸电芯
- 原理：超声波焊接利用超声频率（超过 16KH Z）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。

- 工序功能：将裸电芯包上包装铝箔，对顶部和侧边进行热封装
- 原理：包装铝箔分3层（尼龙层、铝层、PP层），封装时通过加热使PP溶化，同时加压（封头压合）使两层包装铝箔粘合在一起，达到封装的目的

- 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，关注过程要求低湿度
- 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。

- 工序功能：通过充放电方式将其内部正负极物质激活，同时在负极表面形成良好的SEI膜。
- 原理：锂电芯的化成是电池的初使化,使电芯的活性物质激活，即是一个能量转换的过程。锂电芯的化成是一个非常复杂的过程，同时也是影响电池性能很重要的一道工序，因为在Li+第一次充电时，Li+第一次插入到石墨中，会在电池内发生电化学反应, 在电池首次充电过程中不可避免地要在碳负极与电解液的相界面上、形成覆盖在碳电极表面的钝化薄层，人们称之为固体电解质相界面或称SEI膜(SOLID ELECTROLYTE INTERFACE）
- 预化流程：

0.02C CC 210min to 3.4V; 0.1C CC 420min to 3.95V