鋰電池生產(chǎn)制程基礎(chǔ)

鋰電池生產(chǎn)制程基礎(chǔ)Editor:FrankVeken_Baowang1第1頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang2教程大綱1、電池分類(lèi)（10min)2、鋰離子電池之電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理(20min)3、鋰離子電池之應(yīng)用領(lǐng)域（5min)4、鋰離子電池之結(jié)構(gòu)(20min)5、液態(tài)鋰離子電池之工藝流程(30min)6、液態(tài)鋰離子電池之生產(chǎn)設(shè)備(15min)7、鋰離子電池之性能指標(biāo)(20min)8、鋰離子電池質(zhì)量認(rèn)證（10min)第2頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang31、電池種類(lèi)劃分一次電池小型二次電池：鎳鎘、鎳氫、鋰離子鉛酸電池動(dòng)力電池燃料電池太陽(yáng)能電池-地面光伏發(fā)電其他新型電池資料來(lái)源：D:\Veken\培訓(xùn)教程\電池種類(lèi).txt第3頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang4什么叫鋰離子電池？鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正、負(fù)極的二次電池。正極采用鋰化合物L(fēng)iXCoO2、LiXNiO2或LiXMnO2

負(fù)極采用鋰-碳層間化合物L(fēng)iXC6。電解質(zhì)為溶解有鋰鹽LiPF6、LiAsF6等有機(jī)溶液。在充放電過(guò)程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌，被形象的稱(chēng)為“搖椅電池”。充電池時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)。放電時(shí)則相反。第4頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang52、鋰離子電池電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理正極反應(yīng)：LiCoO2====Li1-xCoO2+xLi++xe-

負(fù)極反應(yīng)：C+xLi++xe-===CLix

電池總反應(yīng)：LiCoO2+C====Li1-xCoO2+CLix

放電時(shí)發(fā)生上述反應(yīng)的逆反應(yīng)。第5頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang6鋰離子電池特點(diǎn)高能量密度高工作電壓長(zhǎng)循環(huán)壽命電化學(xué)特性穩(wěn)定荷電保持能力強(qiáng)無(wú)污染無(wú)記憶效應(yīng)

第6頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang73、應(yīng)用領(lǐng)域Li-ionBattery第7頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang84、鋰離子電池結(jié)構(gòu)正極活性物質(zhì)（LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-xO2)導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、基體負(fù)極活性物質(zhì)（石墨、MCMB)粘合劑、溶劑、基體隔膜（PP+PE）電解液（LiPF6+DMCECEMC)外殼五金件（鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片）第8頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang9方（角）形鋰離子電池結(jié)構(gòu)圖第9頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang10圓柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)圖密封圈限流開(kāi)關(guān)隔膜絕緣墊第10頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang11軟包裝鋰離子電池結(jié)構(gòu)圖第11頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang12鋰離子電池結(jié)構(gòu)——正極正極基體：鋁箔（約0.020mm厚)正極物質(zhì)：鈷酸鋰+碳黑+PVDF正極集流體：鋁帶（約0.1mm厚）第12頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang13鋰離子電池結(jié)構(gòu)——負(fù)極負(fù)極基體：銅箔（約0.015mm厚)負(fù)極物質(zhì)：石墨+CMC+SBR負(fù)極集流體：鎳帶（約0.07mm厚）第13頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang14鋰離子電池結(jié)構(gòu)——隔膜材質(zhì)：?jiǎn)螌覲E（聚乙烯）或者三層復(fù)合PP（聚丙烯）+PE+PP厚度：?jiǎn)螌右话銥?.016～0.020mm三層一般為0.020～0.025mm第14頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang15鋰離子電池結(jié)構(gòu)——電解液性質(zhì)：

無(wú)色透明液體，具有較強(qiáng)吸濕性。應(yīng)用：主要用于可充電鋰離子電池的電解液，只能在干燥環(huán)境下使用操作（如環(huán)境水分小于20ppm的手套箱內(nèi)）。規(guī)格：

溶劑組成DMC:EMC:EC=1:1:1（重量比）LiPF6濃度1mol/l質(zhì)量指標(biāo)：

密度（25℃）g/cm31.23±0.03水分（卡爾費(fèi)休法）≤20ppm游離酸（以HF計(jì)）≤50ppm電導(dǎo)率（25℃）10.4±0.5ms／cm第15頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang165、液態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)工藝流程配料卷繞注液檢測(cè)包裝拉漿制片化成激光焊裁片第16頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang17配料工藝流程正極干粉處理正極篩漿料正極混干粉正極真空攪拌負(fù)極干粉處理負(fù)極真空攪拌負(fù)極篩粉負(fù)極攪拌負(fù)極篩漿料正極拉漿負(fù)極拉漿正極負(fù)極第17頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang18拉漿工藝流程送帶上漿正、負(fù)極漿料正、負(fù)極裁片烘烤收帶第18頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang19裁片工藝流程正極裁大片正極劃線刮粉正極片輥切負(fù)極裁大片負(fù)極稱(chēng)重分檔負(fù)極劃線刮粉負(fù)極片輥切正極稱(chēng)重分檔負(fù)極吸塵正極制片負(fù)極制片第19頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang20制片工藝流程正極真空烘烤正極吸塵正極片輥壓負(fù)極真空烘烤負(fù)極吸塵負(fù)極片輥壓負(fù)極貼膠紙正極焊極耳負(fù)極焊極耳卷繞卷繞正極貼膠紙正極吸塵負(fù)極沖壓極耳第20頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang21卷繞工藝流程卷繞貼底部膠紙壓芯入殼正、負(fù)極片配片隔膜隔膜裁剪測(cè)短路套絕緣片并固定負(fù)、正極極耳點(diǎn)焊離心入殼測(cè)短路壓蓋帽激光焊底部超聲焊鋁鎳復(fù)合帶第21頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang22激光焊工藝流程上夾具稱(chēng)重分級(jí)激光焊接注液全檢內(nèi)阻全檢氣密性第22頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang23注液工藝流程真空烘烤稱(chēng)重注液化成貼膠紙?zhí)啄z圈擦洗第23頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang24化成工藝流程高溫烘烤分容化成測(cè)電壓、貼不干膠，半成品入庫(kù)清洗壓鋼珠高溫貯存自檢電壓鋁鎳復(fù)合片點(diǎn)焊第24頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang25檢測(cè)包裝工藝流程充電反充電放電客戶(hù)裝盒、包裝全檢電壓清洗全檢內(nèi)阻全檢尺寸第25頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang266、液態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)所用設(shè)備真空攪拌機(jī)拉漿機(jī)（涂布機(jī)）裁切機(jī)輥壓機(jī)卷繞機(jī)激光焊機(jī)真空注液機(jī)化成檢測(cè)柜第26頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang277、液態(tài)鋰離子電池性能常規(guī)性能：容量電壓內(nèi)阻可靠性性能：循環(huán)壽命放電平臺(tái)自放電貯存性能高低溫性能安全性能過(guò)充短路針刺跌落濕水低壓振動(dòng)第27頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang28容量電池在一定放電條件下所能給出的電量稱(chēng)為電池的容量，以符號(hào)C表示。常用的單位為安培小時(shí)，簡(jiǎn)稱(chēng)安時(shí)（Ah）或毫安時(shí)（mAh）。電池的容量可以分為理論容量、額定容量、實(shí)際容量。理論容量是把活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉第定律計(jì)算而得的最高理論值。為了比較不同系列的電池，常用比容量的概念，即單位體積或單位質(zhì)量電池所能給出的理論電量，單位為Ah/kg（mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。實(shí)際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時(shí)間的乘積，單位為

Ah，其值小于理論容量。額定容量也叫保證容量，是按國(guó)家或有關(guān)部門(mén)頒布的標(biāo)準(zhǔn)，保證電池在一定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的容量。第28頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang29電壓開(kāi)路電壓電池在開(kāi)路狀態(tài)下的端電壓稱(chēng)為開(kāi)路電壓。電池的開(kāi)路電壓等于電池的正極的還原電極電勢(shì)與負(fù)極電極電勢(shì)之差。工作電壓工作電壓指電池接通負(fù)載后在放電過(guò)程中顯示的電壓，又稱(chēng)放電電壓。在電池放電初始的工作電壓稱(chēng)為初始電壓。電池在接通負(fù)載后，由于歐姆電阻和極化過(guò)電位的存在，電池的工作電壓低于開(kāi)路電壓。第29頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang30內(nèi)阻電流通過(guò)電池內(nèi)部時(shí)受到阻力，使電池的電壓降低，此阻力稱(chēng)為電池的內(nèi)阻。電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在放電過(guò)程中隨時(shí)間不斷變化，因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在不斷地改變。電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化與濃差極化。內(nèi)阻的存在，使電池放電時(shí)的端電壓低于電池電動(dòng)勢(shì)和開(kāi)路電壓，充電時(shí)端電壓高于電動(dòng)勢(shì)和開(kāi)路電壓。歐姆電阻遵守歐姆定律；極化電阻隨電流密度增加而增大，但不是線性關(guān)系，常隨電流密度的對(duì)數(shù)增大而線性增大。第30頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang31循環(huán)壽命電池在完全充電后完全放電，循環(huán)進(jìn)行，直到容量衰減為初始容量的75%，此時(shí)循環(huán)次數(shù)即為該電池之循環(huán)壽命循環(huán)壽命與電池充放電條件有關(guān)鋰離子電池室溫下1C充放電循環(huán)壽命可達(dá)300-500次（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），最高可達(dá)800-1000次。第31頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang32放電平臺(tái)鋰離子電池完全充電后，放電至3.6V時(shí)的容量記為C1，放電至3.0V時(shí)的容量記為C0，C1/C0稱(chēng)為該電池之放電平臺(tái)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1C放電平臺(tái)為70%以上，我們現(xiàn)在可以作到83%-85%放電平臺(tái)對(duì)手機(jī)電池使用效果影響最大，關(guān)系到手機(jī)通話的聲音清晰度第32頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang33自放電電池完全充電后，放置一個(gè)月。然后用1C放電至3.0V，其容量記為C2；電池初始容量記為C0；1-C2/C0即為該電池之月自放電率行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池月自放電率小于12%，我們可以做到6%-8%電池自放電與電池的放置性能有關(guān)，其大小和電池內(nèi)阻結(jié)構(gòu)和材料性能有關(guān)第33頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Editor:FrankVeken_Baowang34記憶效應(yīng)記憶效應(yīng)是針對(duì)鎳鎘電池而言的，由于傳統(tǒng)工藝中負(fù)極為燒結(jié)式，鎘晶粒較粗，如果鎳鎘電池在它們被完全放電之前就重新充電，鎘晶粒容易聚集成塊而使電池放電時(shí)形成次級(jí)放電平臺(tái)。電池會(huì)儲(chǔ)存這一放電平臺(tái)并在下次循環(huán)中將其作為放電的終點(diǎn)，盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺(tái)上。在以后的放電過(guò)程中電池將只記得這一低容量。同樣在每一次使用中，任何一次不完全的放電都將加深這一效應(yīng)，使電池的容量變得更低。

要消除這種效應(yīng)，有兩種方法，一是采用小電流