锂离子电池制造流程

单击此处编辑母版样式,单击此处编辑幻灯片母版样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,*,锂离子电池理论与工艺,1,大纲,电池分,类,类,锂离子,电,电池之,电,电化学,反,反应机,理,理,锂离子,电,电池之,应,应用领,域,域,锂离子,电,电池之,结,结构,液态锂,离,离子电,池,池之工,艺,艺流程,液态锂,离,离子电,池,池之生,产,产设备,锂离子,电,电池之,性,性能指,标,标,锂离子,电,电池质,量,量认证,2,电池种,类,类划分,一次电,池,池,小型二,次,次电池,：,：镍镉,、,、镍氢,、,、锂离,子,子,铅酸电,池,池,动力电,池,池,燃料电,池,池,太阳能,电,电池-,地,地面光,伏,伏发电,其他新,型,型电池,3,什么叫,锂,锂离子,电,电池？,锂离子,电,电池是,指,指Li,+,嵌入化,合,合物为,正,正、负,极,极的二,次,次电池,。,。,正极采,用,用锂化,合,合物Li,X,CoO,2,、Li,X,NiO,2,或Li,X,MnO,2,负极采,用,用锂-,碳,碳层间,化,化合物Li,X,C,6,。,电解质,为,为溶解,有,有锂盐LiPF,6,、 LiAsF,6,等有机,溶,溶液。,在充放,电,电过程,中,中，Li,+,在两个,电,电极之,间,间往返,嵌,嵌入和,脱,脱嵌，,被,被形象,的,的称为,“,“摇椅,电,电池”,。,。,充电池,时,时，Li,+,从正极,脱,脱嵌，,经,经过电,解,解质嵌,入,入负极,，,，负极,处,处于富,锂,锂状态,。,。,放电时,则,则相反,。,。,4,锂离子,电,电池电,化,化学反,应,应机理,正极反,应,应：LiCoO,2,=Li,1-x,CoO,2,+ xLi,+,+ xe,-,负极反,应,应：,C +xLi,+,+ xe,-,=CLi,x,电池总,反,反应：,LiCoO2+C =Li,1-x,CoO,2,+ CLi,x,放电时,发,发生上,述,述反应,的,的逆反,应,应。,5,锂离子,电,电池特,点,点,高能量,密,密度,高工作,电,电压,长循环,寿,寿命,电化学,特,特性稳,定,定,荷电保,持,持能力,强,强,无污染,无记忆,效,效应,6,应用领,域,域,Li-ion Battery,7,锂离子,电,电池结,构,构,正极,活性物,质,质,（LiCoO,2,LiMnO,2,LiNi,x,Co,1-x,O,2,),导电剂,、,、溶剂,、,、粘合,剂,剂、基,体,体,负极,活性物,质,质,（石墨,、,、MCMB),粘合剂,、,、溶剂,、,、基体,隔膜（PP+PE）,电解液,（,（LiPF,6,+ DMCECEMC),外壳五,金,金件（,铝,铝壳、,盖,盖板、,极,极耳、,绝,绝缘片,）,）,8,方（角,）,）形锂,离,离子电,池,池结构,图,图,9,圆柱形,锂,锂离子,电,电池结,构,构图,密封圈,限流开,关,关,隔膜,绝缘垫,10,软包装,锂,锂离子,电,电池结,构,构图,11,锂离子,电,电池结,构,构,正,正极,正极基,体,体：铝,箔,箔（约0.020mm厚),正极物,质,质：钴,酸,酸锂+,碳,碳黑+PVDF,正极集,流,流体：,铝,铝带（,约,约0.1mm,厚,厚）,12,锂离子,电,电池结,构,构,负,负极,负极基,体,体：铜,箔,箔（约0.015mm厚),负极物,质,质：石,墨,墨+CMC+SBR,负极集,流,流体：,镍,镍带（,约,约0.07mm厚）,13,锂离子,电,电池结,构,构,隔,隔膜,材质：,单,单层PE（聚,乙,乙烯）,或,或者,三层复,合,合PP,（,（聚丙,烯,烯）,+PE+PP,厚度：,单,单层一,般,般为0.0160.020mm,三层一,般,般为0.0200.025mm,14,锂离子,电,电池结,构,构,电,电解液,性质：,无色透,明,明液体,，,，具有,较,较强吸,湿,湿性。,应用：,主要用,于,于可充,电,电锂离,子,子电池,的,的电解,液,液，只,能,能在干,燥,燥环境,下,下使用,操,操作（,如,如环境,水,水分小,于,于20ppm,的,的手套,箱,箱内）,。,。,规格：,溶剂组,成,成 DMC:EMC:EC=1:1:1 （,重,重量比,）,）,LiPF6浓,度,度 1mol/l,质量指,标,标：,密度（25,）,）g/cm,3,1.230.03,水分（,卡,卡尔费,休,休法）,20ppm,游离酸,（,（以HF计）,50ppm,电导率,（,（25,）10.4,0.5 mscm,15,液态锂,离,离子电,池,池生产,工,工艺流,程,程,配料,卷绕,注液,检测包,装,装,拉浆,制片,化成,激光焊,裁片,16,配料工,艺,艺流程,正极干,粉,粉处理,正极筛,浆,浆料,正极混,干,干粉,正极真,空,空搅拌,负极干,粉,粉处理,负极真,空,空搅拌,负极筛,粉,粉,负极搅,拌,拌,负极筛,浆,浆料,正极拉,浆,浆,负极拉,浆,浆,正极,负极,17,拉浆工,艺,艺流程,送 带,上 浆,正、负,极,极浆料,正、负,极,极裁片,烘烤,收 带,18,裁片工,艺,艺流程,正极裁,大,大片,正极划,线,线刮粉,正极片,辊,辊切,负极裁,大,大片,负极称,重,重分档,负极划,线,线刮粉,负极片,辊,辊切,正极称,重,重分档,负极吸,尘,尘,正极制,片,片,负极制,片,片,19,制片工,艺,艺流程,正极真,空,空烘烤,正极吸,尘,尘,正极片,辊,辊压,负极真,空,空烘烤,负极吸,尘,尘,负极片,辊,辊压,负极,贴胶纸,正极焊,极,极耳,负极焊,极,极耳,卷绕,卷绕,正极贴,胶,胶纸,正极吸,尘,尘,负极,冲压极,耳,耳,20,卷绕工艺流,程,程,卷绕,贴底部胶纸,压芯,入壳,正、负极片,配片,隔膜,隔膜裁剪,测短路,套绝缘片并,固,固定,负、,正,极极耳点焊,离心入壳,测短路,压盖帽,激光焊,底部,超声焊,铝镍复合带,21,激光焊工艺,流,流程,上夹具,称重分级,激光焊接,注液,全检内阻,全检气密性,22,注液工艺流,程,程,真空烘烤,称重,注液,化成,贴胶纸,套胶圈,擦洗,23,化成工艺流,程,程,高温烘烤,分容,化成,测电压、贴,不,不干胶，半,成,成品入库,清洗,压钢珠,高温贮存,自检电压,铝镍复合片,点,点焊,24,检测包装工,艺,艺流程,充电,反充电,放电,客户,装盒、包装,全检电压,清洗,全检内阻,全检尺寸,25,液态锂离子,电,电池生产所,用,用设备,真空搅拌机,拉浆机（涂,布,布机）,裁切机,辊压机,卷绕机,激光焊机,真空注液机,化成检测柜,26,液态锂离子,电,电池性能,常规性能：,容量 电,压,压 内阻,可靠性性能,：,：,循环寿命,放,放电平台,自,自放电,贮,贮存,性,性能,高低温性能,安全性能,过充 短路,针,针刺 跌,落,落 湿水,低,低压 振动,27,容量,在一定放电,条,条件下所能,给,给出的电量,称,称为电池的,容,容量，以符,号,号C表示。,常,常用的单位,为,为安培小时,，,，简称安时,（,（Ah）或,毫,毫安时（mAh）。,电池容量可,以,以分为理论,容,容量、额定,容,容量、实际,容,容量。,理论容量是,把,把活性物质,的,的质量按法,拉,拉第定律计,算,算而得的最,高,高理论值。,为,为了比较不,同,同系列的电,池,池，常用比,容,容量的概念,，,，即单位体,积,积或单位质,量,量电池所能,给,给出的理论,电,电量，单位,为,为Ah/kg（mAh/g)或Ah/L(mAh/cm,3,)。,实际容量是,指,指电池在一,定,定条件下所,能,能输出的电,量,量。它等于,放,放电电流与,放,放电时间的,乘,乘积，单位,为,为Ah，,其,其值小于理,论,论容量。,额定容量也,叫,叫保证容量,，,，是按国家,或,或有关部门,颁,颁布的标准,，,，保证电池,在,在一定的放,电,电条件下应,该,该放出的最,低,低限度的容,量,量。,28,电压,开路电压,电池在开路,状,状态下的端,电,电压称为开,路,路电压。电,池,池的开路电,压,压等于电池,的,的正极的还,原,原电极电势,与,与负极电极,电,电势之差。,工作电压,工作电压指,电,电池接通负,载,载后在放电,过,过程中显示,的,的电压，又,称,称放电电压,。,。在电池放,电,电初始的工,作,作电压称为,初,初始电压。,电池在接,通,通负载后,，,，由于欧,姆,姆电阻和,极,极化过电,位,位的存在,，,，电池的,工,工作电压,低,低于开路,电,电压。,29,内阻,电流通过,电,电池内部,时,时受到阻,力,力，使电,池,池的电压,降,降低，此,阻,阻力称为,电,电池的内,阻,阻。,电池的内,阻,阻不是常,数,数，在放,电,电过程中,随,随时间不,断,断变化，,因,因为活性,物,物质的组,成,成、电解,液,液浓度和,温,温度都在,不,不断地改,变,变。,电池内阻,包,包括欧姆,内,内阻和极,化,化内阻，,极,极化内阻,又,又包括电,化,化学极化,与,与浓差极,化,化。内阻,的,的存在，,使,使电池放,电,电时的端,电,电压低于,电,电池电动,势,势和开路,电,电压，充,电,电时端电,压,压高于电,动,动势和开,路,路电压。,欧姆电阻,遵,遵守欧姆,定,定律；极,化,化电阻随,电,电流密度,增,增加而增,大,大，但不,是,是线性关,系,系，常随,电,电流密度,的,的对数增,大,大而线性,增,增大。,30,循环寿命,电池在完,全,全充电后,完,完全放电,，,，循环进,行,行，直到,容,容量衰减,为,为初始容,量,量的75%，此时,循,循环次数,即,即为该电,池,池之循环,寿,寿命,循环寿命,与,与电池充,放,放电条件,有,有关,锂离子电,池,池室温下1C充放,电,电循环寿,命,命可达300-500次（,行,行业标准,）,），最高,可,可达800-1000次。,31,放电平台,锂离子电,池,池完全充,电,电后，放,电,电至3.6V时的,容,容量记为C,1,，放电至3.0V,时,时的容量,记,记为C,0,，C,1,/C,0,称为该电,池,池之放电,平,平台,行业标准1C放电,平,平台为70%以上,，,，我们现,在,在可以作,到,到83%-85%,放电平台,对,对手机电,池,池使用效,果,果影响最,大,大，关系,到,到手机通,话,话的声音,清,清晰度,32,自放电,电池完全,充,充电后，,放,放置一个,月,月。然后,用,用1C放,电,电至3.0V，其,容,容量记为C,2,；电池初,始,始容量记,为,为C,0,；1-C,2,/C,0,即为该电,池,池之月自,放,放电率,行业标准,锂,锂离子电,池,池月自放,电,电率小于12%，,我,我们可以,做,做到6%-8%,电池自放,电,电与电池,的,的放置性,能,能有关，,其,其大小和,电,电池内阻,结,结构和材,料,料性能有,关,关,33,记忆效应,记忆效应,是,是针对镍,镉,镉电池而,言,言的，由,于,于传统工,艺,艺中负极,为,为烧结式,，,，镉晶粒,较,较粗，如,果,果镍镉电,池,池在它们,被,被完全放,电,电之前就,重,重新充电,，,，镉晶粒,容,容易聚集,成,成块而使,电,电池放电,时,时形成次,级,级放电平,台,台。电池,会,会储存这,一,一放电平,台,台并在下,次,次循环中,将,将其作为,放,放电的终,点,点，尽管,电,电池本身,的,的容量可,以,以使电池,放,放电到更,低,低的平台,上,上。在以,后,后的放电,过,过程中电,池,池将只记,得,得这一低,容,容量。同,样,样在每一,次,次使用中,，,，任何一,次,次不完全,的,的放电都,将,将加深这,一,一效应，,使,使电池的,容,容量变得,更,更低。,消除记忆,效,效应的方,法,法，一是,采,采用小电,流,流深度放,电,电（如用0.1C,放,放至0V,）,）；一是,采,采用大电,流,流充放电,（,（如1C,）,）几次。,镍氢电池,和,和锂离子,电,电池均无,记,记忆效应,34,锂离子电,池,池质量认,证,证,35,总结,电池是个,比,比较复杂,的,的电化学,体,体系，涉,及,及到电化,学,学、材料,、,、机械、,物,物理等学,科,科,锂离子电,池,池生产流,程,程较长，,每,每个质量,控,控制点都,非,非常重要,大家可以,根,根据自己,工,工作性质,有,有针对性,的,的进行研,究,究、讨论,36,其他信息,37,