手机电池制作工艺课件

手機電池制造知識Prepared by Alina Ma目錄n n鋰離子電池的概述n n鋰離子電池工作原理n n鋰離子電池的結構n n鋰離子電池生產流程n n鋰離子電池的特點n n鋰離子電池常用特性n n電池不良項目及成因鋰離子電池概述n n锂离子二次电池是在研究锂二次电池的基础上发锂离子二次电池是在研究锂二次电池的基础上发锂离子二次电池是在研究锂二次电池的基础上发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，展起来的。由于锂电池在充电时锂枝晶的出现，展起来的。由于锂电池在充电时锂枝晶的出现，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易造成隔膜刺破引起短路，出现电池爆炸等安全易造成隔膜刺破引起短路，出现电池爆炸等安全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。采用嵌问题，长期困扰锂二次电池的研究进展。采用嵌问题，长期困扰锂二次电池的研究进展。采用嵌问题，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的化合物作电极后，电池在充放过程中仅仅靠锂的化合物作电极后，电池在充放过程中仅仅靠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，锂离子在两极之间的转移，避免了锂枝晶的出现，锂离子在两极之间的转移，避免了锂枝晶的出现，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。使安全问题、循环寿命短的问题得到基本解决。使安全问题、循环寿命短的问题得到基本解决。使安全问题、循环寿命短的问题得到基本解决。n n目前，锂离子二次电池所采用的负极材料的碳，目前，锂离子二次电池所采用的负极材料的碳，目前，锂离子二次电池所采用的负极材料的碳，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，电解液是由无机盐正极是嵌锂的金属氧化物，电解液是由无机盐正极是嵌锂的金属氧化物，电解液是由无机盐正极是嵌锂的金属氧化物，电解液是由无机盐LiPF6LiPF6溶于有机溶剂所组成。溶于有机溶剂所组成。溶于有机溶剂所组成。溶于有机溶剂所组成。電池工作原理電池工作原理n n鋰鋰離子電池的正負極均採用可供離子電池的正負極均採用可供離子電池的正負極均採用可供離子電池的正負極均採用可供鋰鋰離子自由脫嵌的活性物離子自由脫嵌的活性物離子自由脫嵌的活性物離子自由脫嵌的活性物質，當電池充電時質，當電池充電時質，當電池充電時質，當電池充電時鋰鋰離子從正極進入溶液轉到負極中去。離子從正極進入溶液轉到負極中去。離子從正極進入溶液轉到負極中去。離子從正極進入溶液轉到負極中去。放電時放電時放電時放電時鋰鋰離子又從負極進入溶液轉到正極。離子又從負極進入溶液轉到正極。離子又從負極進入溶液轉到正極。離子又從負極進入溶液轉到正極。鋰鋰離子進入電離子進入電離子進入電離子進入電極的過程中叫嵌入極的過程中叫嵌入極的過程中叫嵌入極的過程中叫嵌入;從電極出來的過程叫脫嵌。充放電時離從電極出來的過程叫脫嵌。充放電時離從電極出來的過程叫脫嵌。充放電時離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，故有人稱子的往返的嵌入和脫嵌正像搖椅一樣搖來搖去，故有人稱子的往返的嵌入和脫嵌正像搖椅一樣搖來搖去，故有人稱子的往返的嵌入和脫嵌正像搖椅一樣搖來搖去，故有人稱鋰鋰離子電池離子電池離子電池離子電池為為“搖椅電池搖椅電池搖椅電池搖椅電池”。其化學反應方程式。其化學反應方程式。其化學反應方程式。其化學反應方程式為為：正極正極 LiCoO2-Li1-xCoO2+xLi+xe-負極負極 6C+xLi+xe-LixC6全反應全反應 6C+LiCoO2-LixC6+Li1-xCoO2鋰離子電池的結構1 1、正正正正极极：电电池反池反池反池反应应的主体，主要反的主体，主要反的主体，主要反的主体，主要反应应物物物物质为质为LiCoO2LiCoO2，正，正，正，正极极片片片片是由是由是由是由LiCoO2LiCoO2粉末粉末粉末粉末调调成膏体成膏体成膏体成膏体状状涂覆在涂覆在涂覆在涂覆在铝铝箔上烘干而成。箔上烘干而成。箔上烘干而成。箔上烘干而成。2 2、负极负极：与与正正正正极极匹配成匹配成匹配成匹配成为电为电池反池反池反池反应应的主体，主要反的主体，主要反的主体，主要反的主体，主要反应应物物物物质为质为C C，负极负极片是由石墨粉末片是由石墨粉末片是由石墨粉末片是由石墨粉末调调成膏体成膏体成膏体成膏体状状涂覆在涂覆在涂覆在涂覆在铜铜箔上烘干而成。箔上烘干而成。箔上烘干而成。箔上烘干而成。3 3、隔膜、隔膜、隔膜、隔膜纸纸：置于正：置于正：置于正：置于正极与负极极与负极之之之之间间起隔离作用，主要是防止正起隔离作用，主要是防止正起隔离作用，主要是防止正起隔离作用，主要是防止正极与负极极与负极直接接直接接直接接直接接触触而而而而导导致致致致电电池池池池内内部短路。部短路。部短路。部短路。现现在的所采用的在的所采用的在的所采用的在的所采用的隔膜隔膜隔膜隔膜纸纸一般一般一般一般为为PE/PPPE/PP多多多多层层微孔薄膜。微孔薄膜。微孔薄膜。微孔薄膜。4 4、电电解液：解液：解液：解液：电电池反池反池反池反应过应过程中作程中作程中作程中作锂锂离子离子离子离子来来回移回移回移回移动动的的的的载载体，一般体，一般体，一般体，一般采用采用采用采用LiPF6LiPF6作作作作电电解解解解质质溶解于溶解于溶解于溶解于EC/DMC/EMCEC/DMC/EMC等等等等酯类酯类物物物物质质中而中而中而中而形成的有机形成的有机形成的有机形成的有机电电解液。解液。解液。解液。5 5、五金配件：主要包括、五金配件：主要包括、五金配件：主要包括、五金配件：主要包括钢壳钢壳、盖板等。、盖板等。、盖板等。、盖板等。钢钢（铝铝）壳壳：电电池池池池电电化化化化学学反反反反应应系系系系统统的容器。的容器。的容器。的容器。盖板：在整盖板：在整盖板：在整盖板：在整个电个电池系池系池系池系统统中起密封和中起密封和中起密封和中起密封和输输出出出出电电流的作用。流的作用。流的作用。流的作用。鋰離子電池的結構生生產流程流程n n 分容分容分容分容激光激光激光激光焊焊接接接接裝配裝配裝配裝配卷繞卷繞卷繞卷繞烘烘烘烘烤烤小片小片小片小片制片制片制片制片配料配料配料配料塗布塗布塗布塗布進料檢驗進料檢驗進料檢驗進料檢驗清清洗洗洗洗封口封口封口封口注液注液注液注液化成化成化成化成電芯烘電芯烘電芯烘電芯烘烤烤入庫入庫入庫入庫原材料進料檢驗原材料進料檢驗n n電池容量的發揮靠化學材料。現重點介紹化學材料的進料電池容量的發揮靠化學材料。現重點介紹化學材料的進料電池容量的發揮靠化學材料。現重點介紹化學材料的進料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檢驗檢驗檢驗.n n化學材料包括：正極材料，負極材料，電解液，導電劑、化學材料包括：正極材料，負極材料，電解液，導電劑、化學材料包括：正極材料，負極材料，電解液，導電劑、化學材料包括：正極材料，負極材料，電解液，導電劑、溶劑、粘合劑、增稠劑。溶劑、粘合劑、增稠劑。溶劑、粘合劑、增稠劑。溶劑、粘合劑、增稠劑。n n正極材料（活性物質）指的是：鈷酸正極材料（活性物質）指的是：鈷酸正極材料（活性物質）指的是：鈷酸正極材料（活性物質）指的是：鈷酸鋰鋰、鎳鎳酸酸酸酸鋰鋰、錳錳酸酸酸酸鋰鋰，現在常用的是鈷酸現在常用的是鈷酸現在常用的是鈷酸現在常用的是鈷酸鋰鋰。n n負極材料指的是：石墨、炭粉負極材料指的是：石墨、炭粉負極材料指的是：石墨、炭粉負極材料指的是：石墨、炭粉n n電解液指的是：六電解液指的是：六電解液指的是：六電解液指的是：六氟氟磷酸磷酸磷酸磷酸鋰鋰n n導電劑一般是指導電石墨，如導電劑一般是指導電石墨，如導電劑一般是指導電石墨，如導電劑一般是指導電石墨，如;Super-p;Super-p、KS-15KS-15n n溶劑有：去離子水、溶劑有：去離子水、溶劑有：去離子水、溶劑有：去離子水、NMPNMPn n粘合劑有：粘合劑有：粘合劑有：粘合劑有：SBRSBR、PVDFPVDFn n增稠劑有：增稠劑有：增稠劑有：增稠劑有：CMCCMC鈷酸鈷酸鋰直觀圖直觀圖鈷酸鈷酸鋰電鏡圖電鏡圖原材料進料檢驗原材料進料檢驗n n名詞解釋：名詞解釋：粒度：粒度：粒度：粒度：粉末顆粒的大小，粉末顆粒的大小，以以mm為為單位單位 振實密度：振實密度：振實密度：振實密度：一定重量的粉末顆粒通過振動所能一定重量的粉末顆粒通過振動所能夠夠達到的最小體積達到的最小體積 首次充放電效率：首次充放電效率：首次充放電效率：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電池第一次放電容量與第一次充電容量的比值值 克比容量：克比容量：克比容量：克比容量：每一克活性物質（鈷酸每一克活性物質（鈷酸鋰鋰或是石墨）所能發揮的容量或是石墨）所能發揮的容量 循環保持率：循環保持率：循環保持率：循環保持率：電池經過多次充放電後的容量與初次容量的比電池經過多次充放電後的容量與初次容量的比值值 平台：平台：平台：平台：充滿電後電池（充滿電後電池（4.2V4.2V）放電到）放電到3.6V3.6V時的所用的放間時的所用的放間 水分：水分：水分：水分：電解液中所含水分含量，以電解液中所含水分含量，以PPMPPM為為單位單位 HFHF：電解液中所含電解液中所含氟氟化化氫氫的含量，以的含量，以PPMPPM為為單位單位 電導率：電導率：電導率：電導率：電解液的導電能力電解液的導電能力分解電壓：分解電壓：分解電壓：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外加電壓時，電解液維持不分解所能承受的最大電壓值值原材料進料檢驗n n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n n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n n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n n配料分配料分為正極配料和負極配料，正極材料正極配料和負極配料，正極材料和負極材料統稱和負極材料統稱為活性物質。活性物質。n n配料是將活性物質、溶劑、導電劑、粘合配料是將活性物質、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。配料過程嚴禁有水分。n n控制點：配方（活性物質控制點：配方（活性物質94%）、固含量）、固含量（正極：（正極：702%，負極：，負極：441%）、粘度：）、粘度：3000-10000mpa.s攪拌機攪拌機塗布塗布n n同樣，塗布也分同樣，塗布也分為正極塗布和負極塗布。正極塗布和負極塗布。正極塗布是將正極漿料塗覆在正極塗布是將正極漿料塗覆在鋁箔兩面上，箔兩面上，並烘並烘烤幹溶劑，負極塗布是將負極漿料塗幹溶劑，負極塗布是將負極漿料塗覆在銅箔兩面上，並烘覆在銅箔兩面上，並烘烤幹溶劑。幹溶劑。n n箔材選擇：銅箔（箔材選擇：銅箔（10m、12m），），鋁箔箔（16m、20m）n n控制點：面密度控制點：面密度塗布機塗布機裁切，烘烤大片n n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。n n烘烤大片：將分切好的大片放入烤箱烘烤以減少其水分含量。分切機分切機烤箱箱壓片，分小片n n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。n n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。輥壓機壓機分切機分切機制片,極片烘烤n n將壓片後的小片進行如下操作：n n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 n n控制點：虛焊（內阻大）、焊穿（短路）n n極片烘烤：將正負極片用80-90抽真空烘烤4H，減少極片濕氣。真空幹燥箱空幹燥箱正極耳及蓋帽正極耳及蓋帽正極片正極片卷繞卷繞n n卷繞：將正極片、負極片及隔膜紙通過卷卷繞：將正極片、負極片及隔膜紙通過卷繞機卷成電池的大小，繞機卷成電池的大小，然后捏扁用然后捏扁用胶纸缠住待装住待装壳,對於鋼殼，負極片比正極片長，對於鋼殼，負極片比正極片長，隔著隔膜紙包裹著正極片。對於隔著隔膜紙包裹著正極片。對於鋁殼，正殼，正極片比負極片長，隔著隔膜紙包裹負極片。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，否則易短路或低容要求，卷芯不能偏位，否則易短路或低容量。量。卷繞機卷繞機裝配，激光裝配，激光焊接接n n裝配：將卷芯裝入鋼殼（裝配：將卷芯裝入鋼殼（鋁殼殼),點點焊極耳，極耳，加加絕緣片，點緣片，點焊蓋板。蓋板。n n激光封口：激光封口：将装装壳工序工序转来的的电芯通芯通过碰焊机机将其其负极耳牢固地耳牢固地焊接在接在钢壳上，之上，之后后将电芯上到激光芯上到激光焊接机模具上，通接机模具上，通过激激光光焊接机接机将其盖板其盖板严密地密地焊接在接在钢壳上，上，之后之后进行行真空空测漏、漏、测短路。短路。絕緣片緣片殼體殼體卷芯卷芯激光激光焊接機接機真空測漏空測漏電芯烘電芯烘烤，注液，注液n n電芯烘電芯烘烤:120左右烘左右烘烤電芯電芯15H-24H以以除濕。除濕。n n注液：將電解液注入到電芯中，電解液注液：將電解液注入到電芯中，電解液為離子提供遊動空間。離子提供遊動空間。真空烘空烘烤真空注液機擱置，化成擱置，化成n n一般擱置24H以利於電解液浸潤。n n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。化成櫃化成櫃封口，清洗n n封口：將鋼珠敲進注液口。n n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。清洗洗分容，入庫n n分容：首次分選電池容量及平台。n n入庫：進行電池的厚度內阻測試後入倉庫。分容檢測櫃分容檢測櫃裝保護板，包裝n n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n nA.高能量密度n nB.單電池輸出電壓高n nC.自放電率低n nD.使用壽命長n nE.安全性能好n nF.無記憶效應n nG.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缺點n nA、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。n nB、不能大電流放電，一般放電電流在1C以下。n nC、需要保護線路板控制锂离子电池最常用的特性锂离子电池最常用的特性 容量：是指容量：是指容量：是指容量：是指电电池以一定的充池以一定的充池以一定的充池以一定的充电电速率充速率充速率充速率充电电至至至至4.2V4.2V，再以，再以，再以，再以4.2V 4.2V 恒恒恒恒压压充充充充电电至至至至电电流小于流小于流小于流小于0.01C0.01C，之后以，之后以，之后以，之后以 一定的放一定的放一定的放一定的放电电速速速速 率放率放率放率放电电至至至至2.75V2.75V的容量（以的容量（以的容量（以的容量（以AhAh或或或或mAhmAh表示）。表示）。表示）。表示）。平台：是指平台：是指平台：是指平台：是指电电池以一定的充池以一定的充池以一定的充池以一定的充电电速率充速率充速率充速率充电电至至至至4.2V4.2V，再以，再以，再以，再以4.2V 4.2V 恒恒恒恒压压充充充充电电至至至至电电流小于流小于流小于流小于0.01C0.01C，之后以，之后以，之后以，之后以1C1C 放放放放电电速率放速率放速率放速率放 电电至至至至3.6V3.6V的的的的时间时间（以（以（以（以minmin表示）。表示）。表示）。表示）。内内阻：是指阻：是指阻：是指阻：是指电电池在充池在充池在充池在充电电至至至至50%50%左右的情左右的情左右的情左右的情况况下通下通下通下通过过二次二次二次二次电电池池池池 内内阻阻阻阻测试仪测测试仪测量出量出量出量出来来的的的的内内阻阻阻阻值值（以（以（以（以mm表示）。表示）。表示）。表示）。锂离子电池最常用的特性锂离子电池最常用的特性自放自放自放自放电电：是指：是指：是指：是指电电池在池在池在池在没没有有有有对对外做功的情外做功的情外做功的情外做功的情况况下，其自身下，其自身下，其自身下，其自身内内部物部物部物部物质质 发发生化生化生化生化学学反反反反应应而致使而致使而致使而致使电电池能量（容量）池能量（容量）池能量（容量）池能量（容量）损损失的失的失的失的现现象。如自象。如自象。如自象。如自 放放放放电较电较大的大的大的大的电电池往往表池往往表池往往表池往往表现为储现为储存一段存一段存一段存一段时间时间后出后出后出后出现现低低低低电压电压 （或零（或零（或零（或零电压电压）的）的）的）的现现象。象。象。象。安全性能：是指安全性能：是指安全性能：是指安全性能：是指电电池在池在池在池在过过充、短接或其他充、短接或其他充、短接或其他充、短接或其他滥滥用用用用条条件下的情件下的情件下的情件下的情况况下下下下 其外表是否有爆炸、破裂、漏液的其外表是否有爆炸、破裂、漏液的其外表是否有爆炸、破裂、漏液的其外表是否有爆炸、破裂、漏液的现现象。象。象。象。外外外外观观：是指成品：是指成品：是指成品：是指成品电电芯在出芯在出芯在出芯在出货时货时的外的外的外的外观观尺寸和表面尺寸和表面尺寸和表面尺寸和表面质质量。目前，量。目前，量。目前，量。目前，国内国内客客客客户关户关心最多的是心最多的是心最多的是心最多的是电电芯的厚度、高度及漏液。芯的厚度、高度及漏液。芯的厚度、高度及漏液。芯的厚度、高度及漏液。電池不良項目及成因電池不良項目及成因n n1 1、容量低、容量低、容量低、容量低 產產生原因：生原因：生原因：生原因：a.a.敷料量偏少敷料量偏少;b.;b.極片兩面敷料量相差較大極片兩面敷料量相差較大;c;c、極片斷裂、極片斷裂;d;d、電解液少電解液少;e;e、電解液電導率低、電解液電導率低;f;f、正極與負極配片未配好、正極與負極配片未配好;g;g、膠粘劑老化導致料脫落膠粘劑老化導致料脫落;h;h、正負極比容量小、正負極比容量小n n2 2、內阻高、內阻高、內阻高、內阻高 產產生原因：生原因：生原因：生原因：a a、正負極片與各自極耳虛、正負極片與各自極耳虛焊焊;b;b、極耳與殼體虛、極耳與殼體虛焊焊;c;c、鉚鉚釘釘與壓板接觸內阻大與壓板接觸內阻大;n n3 3、電壓低、電壓低、電壓低、電壓低 產產生原因：生原因：生原因：生原因：a a、副反應（電解液分解、副反應（電解液分解;正極有雜質正極有雜質;有水）有水）;b;b、未化成好、未化成好（SEISEI膜未形成完全）膜未形成完全）;c;c、毛刺、毛刺;d;d、微短路、微短路;e;e、負極、負極產產生枝生枝晶晶電池不良項目及成因電池不良項目及成因n n4 4、循環壽命低、循環壽命低、循環壽命低、循環壽命低 產產生原因：生原因：生原因：生原因：a a、未化成好（未化成好（SEISEI膜不完整）膜不完整）;b;b、粘結劑老化導致脫料、粘結劑老化導致脫料;c;c、負極比容量低負極比容量低;d;d、正極敷料多而負極少、正極敷料多而負極少;e;e、漏氣、漏氣;f;f、電解液、電解液分解，電導率降低分解，電導率降低n n5 5、短路、短路、短路、短路 產產生原因：生原因：生原因：生原因：a a、料塵、料塵;b;b、裝殼時裝破、裝殼時裝破;c;c、卷繞不齊、卷繞不齊;d;d、隔膜有洞、隔膜有洞;e;e、毛刺、毛刺一致是强有力的，而纷争易于被征服。6月-246月-24Saturday,June 22,2024勤奋是登上知识高峰的一条捷径，不怕吃苦才能在知识的海洋里自由遨游。13:02:0613:02:0613:026/22/2024 1:02:06 PM衷心感谢社会各界对电建事业的明白关心和支持。6月-2413:02:0613:02Jun-2422-Jun-24可怕的不是失败，而是自甘堕落。13:02:0613:02:0613:02Saturday,June 22,2024既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。6月-246月-2413:02:0613:02:06June 22,2024没有播种，何来收获；没有辛苦，何来成功；没有磨难，何来荣耀；没有挫折，何来辉煌。2024年6月22日1:02下午6月-246月-24书不记，熟读可记；义不精，细思可精；惟有志不立，直是无着力处。22六月20241:02:06下午13:02:066月-24效率成就品牌，诚信铸就未来。六月241:02下午6月-2413:02June 22,2024经理不是只告诉别人怎么干的家伙，而是要激发队伍产生一定报负，并朝目标勇往直前。2024/6/2213:02:0613:02:0622 June 2024想起父母，做子女的是多么为他们感到心痛啊！他们生我育我，花费了多少辛勤的劳动啊！。1:02:06下午1:02下午13:02:066月-24不论你在什么时候开始，重要的是开始之后就不要停止。6月-246月-2413:0213:02:0613:02:06Jun-24惟一持久的竞争优势，也许就是比你的竞争对手学习得更快的能力。2024/6/2213:02:06Saturday,June 22,2024笨鸟先飞早入林，笨人勤学早成材。省世格言。6月-242024/6/2213:02:066月-24谢谢各位！谢谢各位！