圆柱18650锂电芯制造过程培训课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,圆柱18650锂电芯制造过程简单介绍,Li-ion的正极材料是氧化锂钴，负极材料是碳材。电池通过正极产生的锂离子在负极碳材中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程，所以人们称之为Li-ion。,什么是锂离子电池？,Li-ion电池的工作原理是什么？,工作原理即充放电原理。Li-ion的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极负极正极的运动状态。,Li-ion就象一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅两端来回奔跑。所以，Li-ion又叫摇椅式电池。,充电,正极反应：LiCoO2 = Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-,负极反应：C + xLi+ + xe- = CLix,电池总反应：LiCoO2 + C = Li1-xCoO2 + CLix,-放电,正电极,LiCoO2,负电极,C,Li+,Li+,Li+,Li+,Li+,Li+,充电,放电,氧,钴,锂离子,炭,e-,e-,e-,e-,e-,e-,e-,正极匀浆,正极涂布,正极碾压,正极分切,卷绕,入壳,滚槽,注液,激光焊,封口,预充,OCV0,第一次,高温存储,OCV1,第三次,常温存储,OCV2,第四次,常温存储,OCV3,分容,OCV4,分级,包装,正极片,烘烤,极组烘烤,热缩,喷码,制片车间,装配车间,化成车间,包装车间,负极匀浆,负极涂布,负极碾压,负极分切,负极片,烘烤,正极制胶,负极制胶,干燥存储,二次清洗,X-ray检测,一次清洗,涂防锈油,壳体喷码,第二次,常温存储,数据装载,托盘注销,外观全检,喷等级码,入库,外观全检,外观全检,等级扫描,检查,正 极 匀 桨,搅拌机,浆料小车,钴酸锂,导电剂,胶液,溶剂,粘结剂,制,胶,罐,正极制胶匀桨工序,关键要点：,正极来料的确认：1、标识：清晰、明确，与BOM、发料单、工艺标准相一致。,2、外观：包装完整，符合制程检验标准。,3、保质：在有效期范围内。,加料比：严格按电池工艺标准执行,钴酸锂:导电剂:粘结剂:制胶溶剂=100:0.77:1.35:34,搅拌速度、时间：严格按电池工艺标准执行,胶液的粘度、固含量、外观：1、胶液的粘度、固含量按工艺标准进行检验和控制,2、胶液的外观要求：无色透明粘稠状、均匀、无白点、,无沉淀、无杂质等。,粉体过筛：1、筛网目数，粉体150目、super-p 100目,2、筛网外观：筛网无破损，网目无干料及杂质堵塞等现象。,3、真空输送管无堵塞、通气不顺，罐体清洁无污物、杂质。,除铁比率：来料和除铁后铁，铜，镍均要小于100PPM；,除铁比率=除铁前铁含量（PPM）-出铁后铁含量（PPM）,电子秤的稳定性：用20Kg砝码每天校准一次。,搅拌机的循环水温度、搅拌速度、搅拌时间、加料的顺序：严格按工艺标准去设置和控制,浆料的粘度、固含量、外观：1、浆料的粘度、固含量按工艺标准进行检验和控制,2、胶液的外观要求：黑色均匀粘稠状胶体、无气泡、杂质、大颗粒、,絮状凝胶、油污、沉淀等现象。,抽真空要求：真空度为-（0.085-0.1）MPa,干混罐残留物的清除： 罐内清洁、无污物、杂质。,负 极 匀 桨,搅拌机,浆料小车,石墨,导电剂,胶液,粘结剂,SBR,溶剂,CMC,制,胶,罐,负极制胶匀桨工序,关键要点：,正极来料的确认：1、标识：清晰、明确，与BOM、发料单、工艺标准相一致。,2、外观：包装完整，符合制程检验标准。,3、保质：在有效期范围内。,加料比：严格按电池工艺标准执行,石墨粉:导电剂:SBR:CMC:制胶溶剂=100:2.1:4.2:1.7:92,搅拌速度、时间：严格按电池工艺标准执行,胶液的粘度、固含量、外观：1、胶液的粘度、固含量按工艺标准进行检验和控制,2.开盖检查，每次取胶液上层和下层，无色透明粘稠状、均匀、,无白点、无沉淀、无杂质等,。,粉体过筛：1、筛网目数，粉体150目、导电剂 50目,2、筛网外观：筛网无破损，网目无干料及杂质堵塞等现象。,3、真空输送管无堵塞、通气不顺，罐体清洁无污物、杂质。,除铁比率：来料和除铁后铁，铜，镍均要小于100PPM；除铁比率=除铁前铁含量（PPM）-出铁后铁含量（PPM）,电子秤的稳定性：用20Kg砝码每天校准一次。,搅拌机的循环水温度、搅拌速度、搅拌时间、加料的顺序：严格按工艺标准去设置和控制,浆料的粘度、固含量、外观：1、浆料的粘度、固含量按工艺标准进行检验和控制,2、胶液的外观要求：黑色均匀粘稠状胶体、无气泡、杂质、大颗粒、,絮状凝胶、油污、沉淀等现象。,抽真空要求：真空度为-（0.085-0.1）MPa,干混罐残留物的清除： 罐内清洁、无污物、杂质。,涂 布,涂布好的极片,准备好的浆料,涂布机烘区,涂布机排废气管,涂布工序,关键要点：,箔材外观：表面、切面平整，色泽均一，无明显亮线、明显凹凸点、暗痕条纹等，边缘,无明显翘边和褶皱，无掉粉，管芯无生锈。,标识、外保护： 有保护膜及完整的合格标识卡,箔材厚度： 铜箔 102um 铝箔 162um,箔材面密度：铜箔 8.750.4mg/c 铝箔 4.320.4mg/c,箔材宽度：铜箔 6102mm 铝箔 6002mm,浆料来料检：随工单填写内容完整、字迹清楚，固含量及粘度符合匀浆工艺标准。,运浆小车的清洁效果：运浆小车内、外表面洁净无异物，除铁器表面铁粉清洁干净。,料槽中的浆料的外观：无气泡、硬块、水珠，色泽均一,极片粘附力：符合正、负极片粘附力测试作业指导书,料槽浆料的高度：料槽的2/3高度,浆料涂布前放置时间： 正、负极： 小于等于8小时,涂布时的走速： 10米/分钟,涂布A、B面的烘区温度：严格按涂布机头作业指导书控制,A面敷料量： 正极： 25.160.5mg/c,负极： 10.940.18mg/c,B面敷料量： 正极： 21.160.48mg/c,负极： 11.040.18mg/c,A、B面各段长按工艺标准执行,A、B面涂敷对齐度：正极： 首齐（ 1.0mm) 负极：首齐（ 1.0mm),极片压边宽：正极：51mm 负极： 51mm,失重比：正、负极： 0.2%,环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,碾 压,碾压机,碾压工序,关键要点：,辊轮走速,：正极： 30m /min 负极一次碾压： 30m /min,负极二次碾压： 20m /min,压力 ： 正极： 130-170t 负极： 100t,张力 ： 正极： 放卷张力初值设定为5.01N,收卷张力初值设定为 7.52N,负极： 放卷张力初值设定为5.52N,收卷张力初值设定为7.52N,厚度： 正极： 135-140um,负极： 一次碾压1803um 二次碾压1583um,极片,外观：收卷整齐,极片无结疤、,断片、折皱、掉料不良,.,环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,分 切,分切机,分切刀,分 切 直 观 图,分切工序,关键要点：,小片宽度：正极：560.1mm 负极： 580.1mm,毛刺： 12um,极片弧形度：负极：679mm长（一片）弧高0.68mm,正极：660mm长（一片）弧高0.66mm,掉料露箔：依制程检验标准,刀具走长更换周期:依西村分切刀管理规定,速度张力:依正、负极分切作业指导书,环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,极片烘烤,烘烤工序,关键要点：,烘烤温度和时间：正极：主加热设定温度：752 辅加热设定温度：452,烘烤时间为：8小时,压力：加热启动压力100Pa，真空泵运作压力300Pa,N2气保护降温，主加热温度降低到50 以下时取出,负极：主加热设定温度：652 辅加热设定温度：402,烘烤时间为：10小时,压力：加热启动压力100Pa，真空泵运作压力300Pa,N2气保护降温，主加热温度降低到50 以下时取出,极片外观：无掉料、烤黄，无烘烤不干,烘室清洁： 洁净、无尘,探针：贴牢在极片涂层上、无损坏、露头10mm,环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,卷 绕,正极耳,焊接台,负极耳,焊接台,正极片卷,负极片卷,隔膜2卷,隔膜1卷,终止胶带卷,卷芯运输带,卷 绕 单 个电芯,电芯卷绕前正面图,电芯卷绕前截面图,卷绕出的电芯,卷绕工序,关键要点：,卷针外观：表面无损伤及毛刺等不良,卷绕张力：正极缓冲轮张力，负极缓冲轮张力，隔膜纸张力依工艺标准设定,对齐度：从卷芯边缘方向，负极完全包住正极，尺寸要求：10.7mm；宽度方向隔膜完全包住负极，尺寸要求： 10.5mm,极片裁切毛刺： 正、负极片裁切后进行毛刺检测，毛刺12um,极耳焊接拉力：正、负极耳焊接拉力均15N。,极耳外露尺寸：工艺标准,烫孔外观：烫孔无变形，隔膜平整、无褶皱破损、依附芯孔壁、无反弹堵孔,阻抗：检测电压：500V，内阻20M 为短路,负极插入量：见工艺标准,正极胶带贴料长度：见工艺标准,卷芯外观：卷绕整齐，依制程检验标准检验,环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,入 壳,入壳工序,关键要点：,电芯/极组外观：,无损伤、电芯壳体无划痕、变形、下绝缘片无变形、无缺少，,正、负极耳无歪斜、褶皱,设备稳定性：,不能漏下垫片、垫片异位。,环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,滚 槽,滚槽工序,关键要点：,点焊拉力：大于等于8N,阻抗：检测电压：500V，内阻20M，判定为短路,点焊外观：底部焊斑正常，无凹凸点、凹凸面，无焊焦、无镀层脱落,滚槽外观：槽口光滑无滚裂、无波浪边，无变形，钢壳内外壁无镀层受损、裂纹、划痕,尺寸：槽口内径、槽路宽度、肩高、总高,入钢芯后电芯外观：入钢芯到位，钢芯上端平齐于上垫片平面，无隔膜堵孔,环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,注液前极组烘烤,真空管,氮气管,注液前极组烘烤工序,关键要点：,烘烤温度和真空度：温度为85，真空度为 -（0.085-0.1）MPa,烘烤时间：4小时,干燥剂的确认：每次放入量为120g， 当干燥剂已经有2/3有白色粉末变成褐色液体时需要更换。,注 液,海霸泵,高,压,氮,气,高,真,空,电解液,氮废气,注液工序,关键要点：,电解液的含水量：含水量 20 ppm,电子称准确度：计量器具点检表要求标码：50g/100g,注液量：5.30.2g,外观：无端口变形、破损、无高温胶纸脱落、无极耳断裂,环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,激光焊接,压帽盖,激光焊工序,关键要点：,焊接拉力：6N,焊接外观：无虚焊、焊焦、焊穿、焊渣，无极耳弯褶、断裂,环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,封口,封口前,一封后,二封后,三封后,封口工序,关键要点：,封口尺寸，二封端高,封口压力： 6MPa,封口外观：端口平整，无裂纹、飞边、壳身和底部无破损、划痕,环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,一次清洗,清洗液,纯净水,热风,待清洗电池放入区,清洗后电池取出区,关键要点：,缓蚀剂的配比，热风温度100-110 ；防锈温度30-45；走带速度2.5-3.0m/min,电池外观 ：清洗前电芯外观符合来料等级，清洗后电芯表面无水珠，无电芯表面发黄，清洗过程无卡料；电芯在转化成后须在10分钟内清洗完毕。,壳体喷码,4VM9A01 ABA,4VM9A01 ABA,关键要点：,壳体喷码与标识卡上信息吻合,干燥存储,关键要点：,1、RH15%， 2、T30 3、贮存时间H=40h48h 4、标识卡与电芯喷码相符,外观全检,关键要点：,挑出所有外观不良品,二次清洗,清洗液,纯净水,热风,待清洗电池放入区,清洗后电池取出区,关键要点：,缓蚀剂的配比（NaNO2），,喷淋槽漂洗槽换水，,过滤棉芯堵塞后须及时更换，,水温、烘区温度、走带速度,测X-ray,测X-ray,关键要点：,对齐度 0.2mmT11.55mm（顶部）,0.9mmT12.2mm（底部）,0.3mmT41.7mm（顶部、底部）,涂防锈油,毛刷,防锈油,热缩,热风,4VM9A01 ABA,关键要点：,外观：1.热缩外观不良的返修率不高于0.5%,2.设备无卡料，稼动率不低于90%,预充,预充工序,关键要点：,1.0.2C恒流恒压充电420分钟；,2.充电初始1小时内通道亮红灯的电池需复核，确认是否为零电压电芯；,3.充电后，每3小时巡检电芯表面温度，以确认是否有过热电芯（电芯表面温度环境温度+5视为过热电芯）；上下柜时不得划伤钢壳、热缩膜；,经过预充后的电池开始有电了，之前工序上的电池是不带电的.,什么是化成，为什么要化成？,组装后的电池，被给予一定的电流，使得电池正负极活性物质被激发，最后使电池具有放电能力的电化学过程称为化成；,电池只有经过化成后才能够用来作为电源使用。,什么是电池内阻？,是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。电池内阻值大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注：测量电池的内阻需用专用内阻仪测量，才能确保所得到的值的精确度。,什么电压？,电压是指电池正负极之间的电势差。一般情况下，Li-ion电池充满电后开路电压为4.14.2V左右，放电后开路电压为3.0V左右。通过对电池的开路电压的检测，可以判断电池的荷电状态。,OCV0,关键要点：,1、测量电池的电压,2、良品电压范围4150mV4200mV,.,3、 电压检测前须将漏液电池先挑出,第一次高温存储,关键要点：,老化时间:3天，温度:42T48，,电芯预充下柜到入高温老化房的时间不超过36h,第二次常温存储,关键要点：,10T30， 1天,外观全检,关键要点：,挑出外观不良品,喷码,18650C4 4VM9A01 000001,18650C4 4VM9A01 000001,关键要点：,喷码内容正确、清晰，读码正确、,无重码、无跳码,数据装载,关键要点：,电芯的信息通过编码查询是正确和唯一的,需单独装载的批次与正常批分开,子批次信息与随工单相符合.,OCV1,关键要点：,测试电压/内阻 1、每个电池电压和内阻均须准确检测,检测的数据上传到数据库.,2、异常通道需复核,电压精度0.2mV、内阻精度0.5m,第三次常温度存储,关键要点：,10T30，7天,OCV2,关键要点：,测试电压 1、每个电压均须准确检测,每个托盘的数据须上传到数据库;,2、异常通道需复核,第四次常温度存储,关键要点：,10T30，7天,OCV3,关键要点：,1、测试电压,2、每个电压均须准确检测,每个托盘的数据须上传到数据库;,3、异常通道需复核,4、每批OCV3检测完毕,须做自放电结算,分容,关键要点：,1、所有良品电池均须分出其容量，分容后的数据准确上传到数据库,2、分容过程的电流电压正常,3、分容前电池已测完OCV3，且该批电芯已做完自放电结算。,4、环境温度不能超出30流程发送后前30分钟全检流程进行状况，并做好首检记录,什么是分容？,电池在制造过程中，因工艺原因使得电池的实际容量不可能完全一致，通过一定的充放电制度检测，并将电池按容量分类的过程称为分容。,如何计算Li-ion电池的放电容量？,电池放电容量均是指在一定倍率的恒流下放电至3.00V时所持续的时间。电池在不同温度下的放电容量均可根据该电池的放电时间(T)和放电电流(I)来计算的公式位： C(mAh)=I(mA)*T(h)。,以公司的产品为例如，一只BAK18650C4额定容量为2200mAh的电池在常温下用恒流0.5C(1100mA)放电，由4.2V放电至3.00V时所持续的时间为123min，利用以上的公式计算它的放电容量(C)应是：放电电流I(1100mA)*放电时间123/60(h)=2255mAh， 由此得出该电池的放电容量为2255mAh。,什么是自放电率？,又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。主要受电池的制造工艺、材料、储存条件等因素的影响。是衡量电池性能的重要参数。,为什么电池要储存一段时间后才能包装出货？,电池的储存性能是衡量电池综合性能稳定程度的一个重要参数。电池经过一定时间的储存后，允许电池的 容量及内阻有一定程度的变化。经过了一段时间的储存，可以让内部各成分的电化学性能稳定下来，可以了解该电池的自放电性能的大小，以便保证电池的品质。,OCV4,关键要点：,测试电压/内阻,每个电池电压和内阻均须准确检测,检测的数据须上传到数据库.,-电压精度0.2mV、内阻精度0.5m,分级,关键要点：,所有托盘内电池必须分出等级;,拣出电池等级与分选台显示等级一致;,分拣出的等级电池数量与数据库一致;,分选台上亮灯的通道与分选软件上显示的通道一致;,扫描所有次品电芯，避免不良品混入良品电芯中；,外观全检,喷等级码,喷等级码,BAK A01,18650C4 4VM9A01 000001,BAK A01,等级扫描检查,包 装,成品电芯入库,环境控制工艺标准,车间及工作区域,湿度（%RH）,温度（）,粉尘浓度（单位：pc/ft3）,制片车间,正极涂布机头,6,20-35,2500 （5.0um),负极涂布机头,-,10-35,2500 （5.0um),制片其它区域,70,10-30,2500 （5.0um),碾压区域,70,10-30,2500 （5.0um),分切区域,55,10-30,200000 （0.5um),烘烤区域,70,10-30,-,装配车间,卷绕区域,2,20-25,100000 （0.5um),装配区域,2,20-25,化成车间,清洗区域,-,10-30,干燥存储区域,15,10-30,预充区域,-,10-35,其它区域,-,10-30,电池生产过程中的关键控制点,1、电池完成装配封口前最怕金属粉尘、杂质、毛刺和水分,相应的措施有：A、穿防化服，,B、带口罩，,C、进车间吹风淋，,D、干燥车间，及干燥车间的高效送风过滤网，,E、电池生产过程中极片和卷芯的烘烤，,F、分切、卷绕和滚槽设备上的吸尘装置，,G、浆料、粉料和胶液的除铁，,H、二次更换工鞋和进出车间门口的粘尘垫，,2、电池生产过程中任何一个工序都不可以用手直接接触产品,必须佩带专用的净化PVC手套,3、电池在生产过程中不能震动，掉地产品不管外观有没有损坏都必须降档,