锂电池生产工艺流程及参考设备

1 培训教程锂 离 子 电 池 生 产 流 程 微 宏 动 力 系 统 2 教 程 大 纲n锂离子电池配料n锂离子电池 涂布n锂离子电池之流程及设备 3 4 电池（battery） 电 池 是 指 通 过 正 负 极 之 间 的 电 化 反 应 将 化 学 能 转 化 为 电 能 的 装 置 。 充 电 时 ， 将 电 能 转 化 为 化 学 能 进 行 储 存 。 放 电 时 ， 将 化 学 能 转 化 为 电 能 释 放 ， 作 为 电 源 供 用 电 器 。 活 性 物 质 ： 电 池 充 放 电 时 ， 能 进 行 氧 化 或 还 原 反 应 而 产 生 电 能 和 储 存化 学 能 的 电 极 材 料 。 5 什 么 叫 锂 离 子 电 池 ？Li-Ion battery n锂离子电池是指Li+ 嵌入化合物为正、负极的二次电池。n正极采用锂化合物LiXCoO2、LiXNiO2 、LiXMnO2 、LiFePO4和三元复合材料。n负极采用锂-碳层间化合物Li XC6。 在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象的称为“摇椅电池”。 充电池时，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。 6 圆 柱 型 锂 离 子 电 池 的 制 造 工 艺 流 程正 极 配 料来 料 检 验 负 极 配 料 正 极 涂 布负 极 涂 布 正 极 制 片负 极 制 片 隔 膜 卷 绕 入 壳烘 烤 短 路 检 验 滚 槽注 液封 口化 成 密 封 性 检 验分 容外 包 装出 厂 出 厂 检 验 湿 度 控 制 7 锂 离 子 电 池 结 构n正极 活性物质 导电剂、溶剂、粘合剂、基体 n负极 活性物质（石墨、MCMB、CMS) 粘合剂、溶剂、基体 n隔膜n电解液n外壳五金件（钢壳、铝壳、盖板、极耳、绝缘片、绝缘胶带） 8 圆 柱 形 锂 离 子 电 池 结 构 图正 极 极 耳 负 极 极 耳密 封 圈 限 流 开 关 隔 膜下 绝 缘 垫上 绝 缘 板 9 锂 离 子 电 池 结 构 正 极 正 极 基 体 ： 铝 箔 （ 约 0.016mm厚 ) 正 极 物 质 ： LiFePO4+碳 黑 +PVDF正 极 集 流 体 ： 铝 带 （ 约 0.1mm厚 ）高 温 胶 带 （ 约 0.05mm厚 ） 电 池 放 电 时 从 外 电 路 获 得 电 子 的 电 极 ,此 时 电 极 发 生 还 原 反 应 。 通 常 是电 位 高 的 电 极 。 锂 离 子 电 池 中 的 钴 酸 锂 、 锰 酸 锂 电 极 等 。 10 锂 离 子 电 池 结 构 负 极 负 极 基 体 ： 铜 箔 （ 约 0.010mm厚 ) 负 极 物 质 ： 石 墨 +CMC+SBR负 极 集 流 体 ： 镍 带 （ 约 0.07mm厚 ） 电 池 放 电 时 向 外 电 路 输 送 电 子 的 电 极 ， 此 时 电 极 发 生 氧 化 反 应 。 通 常 是电 位 低 的 电 极 ， 锂 离 子 电 池 中 石 墨 电 极 。 11 锂 离 子 电 池 结 构 隔 膜l 材 质 ： 单 层 PE（ 聚 乙 烯 ） 或 者 三 层 复 合 PP（ 聚 丙 烯 ） +PE+PP l 厚 度 ： 单 层 一 般 为 0.016 0.020mm 三 层 一 般 为 0.020 0.025mm隔 膜 separation film 是 放 置 于 两 极 之 间 ， 作 为 隔 离电 极 的 装 置 ， 藉 以 避 免 两 极 上 的 活 性 物 质 直 接 接 触 而造 成 电 池 内 部 的 短 路 。 但 隔 膜 仍 需 能 让 带 电 离 子 通 过 ，以 形 成 通 路 。 隔 膜 要 求 ： 离 子 透 过 度 大 机 械 性 强 度 适 当 本 身 为 绝 缘 体 不 与 电 解 液 及 电 极 发 生 反 应 12 锂 离 子 电 池 生 产 用 的 主 要 设 备1. 真空行星搅拌机用途：将各种电池材料均匀的搅拌成浆状。 13 2. 电极涂布机：n用途:搅拌后的浆料均匀涂膜在金属箔片 上。对浆料的涂布厚度精确到3微米以下。 14 n 3. 辊压机：涂布后的极片进一步压实，提高电池的能量密度。 15 4. 极片分切设备 16 5. 全自动超声焊接导电柄设备 17 n 6. 卷绕机：将制造好的极片卷绕成电池 18 全自动卷绕机 19 7. 手套箱：保证在低湿度环境下将电解液与卷芯封装在一起 20 8. 注液机：保证高精度的流水化将电解液真空注入电池包装材料内 21 锂 离 子 电 池 结 构 电 解 液n性质： 无色透明液体，具有较强吸湿性。n应用： 主要用于可充电锂离子电池的电解液，只能在干燥环境下使用操作（如环境水分小于20ppm的手套箱内）。n规格： 溶剂组成 DMC:EMC:EC =1:1:1 （重量比） LiPF6浓度 1mol/ln质量指标： 密度（25）g/cm3 1.230.03 水分（卡尔费休法） 20ppm 游离酸（以HF计） 50ppm 电导率（25） 10.40.5 mscm 22 9. 焊接设备n激光电池封焊机l 微 电 脑 高 频 逆 变 点 焊 机 l 超 声 波 金 属 点 焊 机 23 10. 滚槽、封装设备： 24 n11. 化成测试设备：将做好的电池充电活化，产生电压，同时测试电池的容量。 25 12. 真空干燥箱：n全自动真空烤箱l 高 温 烤 箱 26 锂离子电池的命名 n 锂 离 子 二 次 电 池 的 命 名 也 分 圆 柱 形 和 方 形 、 扣 式 几 种 :n 圆 柱 形 的 命 名 用 三 个 字 母 和 5位 数 字 来表 示 ， 前 两 个 字 母 表 示 锂 离 子 电 池 (LI)，后 一 个 字 母 表 示 圆 柱 形 (R)， 前 两 位 数字 表 示 以 mm为 单 位 的 最 大 直 径 ， 后 三位 数 字 表 示 以 0.lmm为 单 位 的 最 大 高 度 ，如 LIR18500即 表 示 直 径 为 18mm， 高50mm的 圆 柱 形 锂 离 子 电 池 。 18mm 高 度50mmLIR18500 27 方形的命名n 用 三 个 字 母 和 6位 数 字 来 表示 ， 前 两 个 字 母 表 示 锂 离子 电 池 (LI)， 后 一 个 字 母 表示 方 形 (S)， 前 两 位 数 字 表示 以 mm为 单 位 的 最 大 厚 度 ，中 间 两 位 数 字 表 示 以 mm为单 位 的 宽 度 ， 后 两 位 数 字以 mm为 单 位 的 最 大 高 度 ，如 LIS043048即 表 示 厚 度 为4mm， 宽 30mm， 高 48mm 的 方 形 锂 离 子 电 池 。 n LIS043048高 度 48mm 厚 度 4.0mm宽 度 30mm 28 锂离子电池用保护线路板n多节电池组保护板 手 机 电 池 保 护 板 29