锂电池制造工艺

锂电池制造工艺

锂电池制造工艺流程整体介绍

随着我国的快速发展锂电池行业来看,锂电池的应用场景不断拓展,成为人们生活和工作中不可或缺的能源设备。说到定制锂电池厂家的生产流程,锂电池生产流程主要包括配料、涂布、压片、制备、卷绕、脱壳、卷绕、烘烤、注液、焊接等,下面介绍一下要点锂电池生产流程。正极成分锂电池的正极由活性材料、导电剂、粘合剂等组成。首先对原材料进行确认和烘烤。一般来说,导电剂需要在≈120℃下烘烤8小时,粘合剂PVDF需要在≈80℃下烘烤8小时。活性材料(LFP、NCM等)是否需要烘烤和干燥取决于原材料的状态。目前一般锂电池车间要求温度≤40℃,湿度≤25%RH。干燥完成后,需要提前配制PVDF胶(PVDF溶剂、NMP溶液)。PVDF胶水的质量对电池的内阻和电性能至关重要。影响施胶的因素包括温度和搅拌速度。温度越高,胶水泛黄,影响附着力。如果搅拌速度太快,胶水很容易损坏。具体转速取决于分散盘的大小。一般来说,分散盘的线速度为10-15m/s(视设备而定)。此时要求搅拌罐开启循环水,温度应≤30℃。

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分批添加正极浆料。这时候就需要注意添加材料的顺序了。先加入活性物质和导电剂,缓慢搅拌,然后加入胶水。加料时间和加料比例也必须根据锂电池生产工艺严格执行。其次,必须严格控制设备的转速和转速。一般来说,分散线速度应在17m/s以上。这取决于设备的性能。不同厂家差异很大。还要控制混合的真空度和温度。此阶段需要定期检测浆料的粒径和粘度。颗粒大小和粘度与固含量、材料性能、加料顺序和锂电池制造工艺密切相关。此时,常规工艺要求温度≤30℃,湿度≤25%RH,真空度≤-0.085mpa。将浆料转移到转移罐或涂装车间。浆料转出后需要进行筛分。目的是过滤大颗粒、沉淀、去除铁磁性等物质。大颗粒会影响涂层,并可能导致电池过度自放电或短路风险;浆料中过多的铁磁材料可能会导致电池过度自放电等缺陷。该锂电池生产工艺的工艺要求为:温度≤40℃,湿度≤25%RH,筛网目数≤100目,粒度≤15um。

负极成分锂电池负极由活性材料、导电剂、粘结剂和分散剂组成。首先,确认原材料。传统的阳极系统是水基混合工艺(溶剂为去离子水),因此对原料没有特殊的干燥要求。锂电池生产过程要求去离子水的电导率≤1us/cm。车间要求:温度≤40℃,湿度≤25%RH。准备胶水。原材料确定后,首先要配制胶水(由CMC和水组成)。此时,将石墨C和导电剂倒入搅拌机中进行干混。建议不要抽真空或开循环水,因为干混时颗粒会受到挤压、摩擦和加热。转速为低速15~20rpm,刮磨循环2-3次,间隔时间≈15min。将胶水倒入搅拌机中,开始抽真空(≤-0.09mpa)。以15~20rpm低速挤胶2次,然后调整转速(低速35rpm,高速1200~1500rpm),按各厂家湿法工艺运转15min~60min左右。最后将SBR倒入搅拌机中。建议低速搅拌,因为 SBR 是长链聚合物。如果长时间旋转速度太快,分子链很容易断裂而失去活性。建议低速35-40rpm、高速1200-1800rpm搅拌10-20分钟。测试粘度(2000~4000 mPa.s)、粒度(35um≤)、固含量(40-70%)、真空度和筛网目数(≤100目)。具体的工艺值将根据材料的物理特性和混合工艺而变化。车间要求温度≤30℃,湿度≤25%RH。涂覆正极涂料锂电池制造工艺是指将正极浆料挤出或喷涂在铝集流体的AB面上,单面密度约20~40 mg/cm2(三元锂电池型)。炉温一般在4~8节以上,各段烘烤温度根据实际需要在95℃~120℃之间调节,避免烘烤开裂时出现横向裂纹和溶剂滴落。转印涂布辊速比为1.1-1.2,间隙位置减薄20-30um,避免电池循环过程中拖尾导致标签位置过度压实,导致锂析出。涂层水分≤2000-3000ppm(取决于材料和工艺)。车间正极温度≤30℃,湿度≤25%。示意图如下: 涂布胶带示意图

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锂电池制造的过程负极涂层是指在铜集流体的AB面上挤出或喷涂负极浆料。单面密度≈10~15 mg/cm2。涂装炉温一般有4-8段(或更多),每段烘烤温度为80℃~105℃。可根据实际需要进行调整,避免烘烤裂纹和横裂纹。转移辊速比1.2-1.3,间隙减薄10-15um,涂料浓度≤3000ppm,车间负极温度≤30℃,湿度≤25%。正极板正极涂层干燥后,需要在工艺时间内对鼓进行对准。滚筒用于压实电极片(单位体积敷料的质量)。目前,锂电池制造过程中有两种正极压制方法:热压和冷压。与冷压相比,热压具有更高的压实度和更低的回弹率。但冷压工艺相对简单,易于操作和控制。压路机的主要设备是实现以下工艺值:压实密度、回弹率和伸长率。同时应注意棒件表面不允许有脆屑、硬块、落料、波边等,间隙中不允许有断裂。此时车间环境温度:≤23℃,湿度:≤25%。目前常规材料的真密度:

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常用的压实:

回弹率:一般回弹2-3μm

伸长率:正极片一般为≈1.002

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正极卷完成后,下一步是将整个电极片分成相同宽度(与电池的高度相对应)的小条。分切时要注意极片的毛刺。需要借助二维设备对极片进行X、Y方向毛刺的全面检查。纵向毛刺长度加工Y≤1/2H膜片厚度。车间环境温度≤23℃,露点≤-30℃。锂电池负极片的负极片制造工艺与正极片相同,但工艺设计不同。车间环境温度≤23℃,湿度≤25%。常见负极材料的真密度:

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常用负极压实度: 回弹率:一般回弹4-8um 伸长率:正极板一般≈1.002 锂电池正极剥离的生产工艺与正极剥离工艺类似,都需要控制X和方向的毛刺Y 方向。车间环境温度≤23℃,露点≤-30℃。正极板准备好剥离后,需要对正极板进行干燥(120℃),然后对铝片进行焊接和包装。在此过程中,需要考虑拉片长度和成型宽度。以**650设计(如18650电池)为例,极耳外露的设计主要是考虑盖帽与滚槽焊接时正极极耳的合理配合。如果极耳暴露时间过长,在卷制过程中极耳与钢壳之间很容易发生短路。如果接线片太短,则无法焊接盖子。目前超声波焊头有直线型和点型两种。国内工艺出于过电流和焊接强度的考虑,大多采用直线焊头。另外,采用高温胶水覆盖焊片,主要是为了避免金属毛刺和金属碎片造成短路的风险。车间环境温度≤23℃,露点≤-30℃,阴极含水量≤500-1000ppm。

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负极板制备负极板需要干燥(105-110°C),然后焊接镍片并包装。还需要考虑焊片长度和成型宽度。车间环境温度≤23℃,露点≤-30℃,负极含水率≤500-1000ppm。卷绕是将隔膜、正极片、负极片通过卷绕机卷绕成铁芯。其原理是将正极与负极包裹起来,然后通过隔膜将正负极分开。由于传统系统的负极是电池设计的控制电极,容量设计高于正极,这样化成充电时,正极的Li+可以储存在电池的“空位”中。负极。绕线时需要特别注意绕线张力和极片排列。绕线张力太小会影响内阻和外壳插入率。张力过大可能会导致短路或碎裂的风险。对准是指负极、正极和隔膜的相对位置。负极宽度为59.5mm,正极宽度为58mm,隔膜宽度为61mm。这三者在播放过程中对齐,以避免短路风险。缠绕张力一般为正极0.08-0.15Mpa,负极0.08-0.15Mpa,上膜片0.08-0.15Mpa,下膜片0.08-0.15Mpa。具体调整取决于设备和工艺。本车间环境温度≤23℃,露点≤-30℃,含水率≤500-1000ppm。

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外壳电芯装入外壳前,需进行200~500V的Hi-Pot测试(测试高压电池是否短路),装入外壳前还需吸尘以进一步控制灰尘。案子。锂电池的三大控制点是水分、毛刺和灰尘。前道工序完成后,将下垫片插入电芯底部,将正极片弯曲,使其表面面向电芯绕线针孔,最后垂直插入钢壳或铝壳中。以18650型为例,外径≈18mm+高度≈71.5mm。当卷绕铁心的横截面积小于钢壳的内横截面积时,钢壳插入率约为97%至98.5%。因为必须考虑极片的回弹值和后期注射时的液体渗透程度。与表面衬垫相同的过程包括顶部衬垫的组装。车间环境温度≤23℃,露点≤-40℃。

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滚压将焊针(通常由铜或合金制成)插入焊芯的中间。常用的焊针为Φ2.5*1.6mm,负极焊接强度应≥12N才合格。如果太低,容易造成虚焊和内阻过大。如果太高,很容易将钢壳表面的镍层焊掉,造成焊点,导致生锈、漏电等隐患。滚槽简单理解就是将卷绕好的电芯固定在外壳上而不晃动。在这种锂电池的制造过程中,要特别注意横向挤压速度和纵向压制速度的匹配,避免切割外壳时横向速度太高,切口处的镍层会脱落。纵向速度太快或影响缺口高度,影响密封。需要检查槽深、延伸、槽高的工艺值是否符合标准(通过实际和理论计算)。常见的滚刀尺寸为 1.0、1.2 和 1.5 毫米。滚槽完成后,需要再次对整个机器进行吸尘,以避免金属碎片。真空度≤-0.065Mpa,抽真空时间1~2s。本车间环境温度要求≤23℃,露点≤-40℃。电芯烘烤 圆柱电池片卷绕、开槽后,接下来的锂电池生产工序非常重要:烘烤。在电池芯的生产过程中,会引入一定量的水分。如果不能及时将水分控制在标准范围内,将会严重影响电池的性能和安全。一般采用自动真空烤箱进行烘烤。将待烘烤的电芯排列整齐,将干燥剂放入烘箱中,设置好参数,将温度升至85℃(以磷酸铁锂电池为例)。以下是几种不同规格电芯的烘烤标准:

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液体注射锂电池制造过程涉及对烘烤后的电池进行湿度测试。只有达到之前的烘烤标准后,才能进行下一步:注入电解液。将烘烤好的电池迅速放入真空手套箱中,称重并记录重量,套上注液杯,在杯中加入设计重量的电解液(通常进行液浸电池测试:将电池放入注液杯中)中间)。将电芯放入电解液中,浸泡一段时间,测试电池最大吸液能力(一般按实验体积加液),放入真空箱抽真空(真空度≤- 0.09Mpa),加速电解液向电极的渗透。几次循环后,取出电池片并称重。计算注入量是否满足设计值。如果少了,就需要补充。如果太多,只需倒掉多余的,直到达到设计要求。手套箱环境要求温度≤23℃,露点≤-45℃。

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焊接在这种锂电池制造过程中,需要将电池盖预先放入手套箱中,并用一只手将电池盖固定在超级焊接机的下模具上,另一只手握住电芯手。将电池组的正极接线片与电池盖的接线片对齐。确认正极端子接线片与帽端子接线片对齐后,踏上超声波焊接机。然后踩下焊机的脚踏开关。之后应对电池单元进行全面检查,检查焊片的焊接效果。

 

观察焊片是否对齐。

 

轻轻拉动焊片,看看是否松动。

 

电池盖焊接不牢固的电池需要重新焊接。

 


发布时间:2024年5月27日