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资源描述
,部门:工艺部 日期:2018.10.27,锂离子电池基础培训,目 录 Contents,锂离子电池:它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时,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。,锂离子电池:含有锂离子的能够直接将化学能转化为电能的装置。该装置包括电极、隔膜、电解质、容器和端子等,并被设计成可充电。 额定容量:制造商标明的电池或电池组容量。注:单位为安时(Ah)或毫安时(mAh) 充电限制电压:制造商规定的电池或电池组的额定最大充电电压。 注:例如单节钴酸锂/石墨体系电池的充电限制电压一般为4.20V。 充电上限电压:制造商规定的电池或电池组能承受的最高安全充电电压。 注:例如单节钴酸锂/石墨体系电池的充电上限电压一般为4.25V。 放电截止电压:制造商规定的放电终止时电池或电池组的负载电压。 推荐充电电流:制造商推荐的恒流充电电流。 最大充电电流:制造商规定的最大的恒流充电电流。 推荐放电电流:制造商推荐的持续放电电流。 最大放电电流:制造商规定的最大持续放电电流。 上限充电温度:制造商规定的电池或电池组充电时的最高环境温度。 注:该温度为环境温度,不是电池或电池组的表面温度。 。,上限放电温度:制造商规定的电池或电池组放电时的最高环境温度。 注:该温度为环境温度,不是电池或电池组的表面温度。 漏液:可见的液体电解质的漏出。 泄气:电池或电池组中内部压力增加时,气体通过预先设计好的防爆装置释放出来。 破裂:由于内部或外部因素引起电池外壳或电池组壳体的机械损伤,导致内部物质暴露或溢出,但没有喷出。 起火:锂离子电池或电池组有可见火焰。 爆炸:锂离子电池或电池组的外壳剧烈破裂导致主要成分喷射出来。 放电率:是指电池在规定时间内放出其额定容量所需要的电流值,它在数据值上等于电池额定容量的倍数,通常以字母C表示。如电池的标称额定容量为600mAh,300mA则为0.5C,6A为10C.以此类推。 面密度:单位面积内某物质的重量,单位为g/m2。,正极,电解液,电芯,负极,极耳,预化,烘烤,分容,注液,检测,出货,抽 气,封装,卷绕,混料,涂布,辊压,制片,搅伴可以称为混料、匀浆、制浆、配料等等。 通过一定的加料顺序、搅拌工艺、真空控制、温度控制等条件,将正负极活物质、导电剂、粘结剂、溶剂等关键组分制备成具有一定粘度要求、粒径要求的非牛顿流体的过程。 需要控制的浆料性质是具有好的流动性、粘度、粒度符合涂布要求。,控制要点: 固含 量 1.工艺配方确认 2.计量的准确性 3.工艺流程确认 粘度 1.搅伴参数的设置 2.循环水效果确认 3.搅伴机真空度,涂布是将搅拌完成的浆料均匀涂覆在集流体上,经过烘干制成极片的过程。 涂布的方式有连续涂布、间歇涂布; 浆料涂布的方式主要有刮刀直涂、刮刀辊涂、条缝式挤压涂, 涂布产品的控制参数是面密度、粘结性、含水率等。,控制要点: 极片面密度 极片尺寸 极片外观 极片干燥度 箔材规格,辊压是指将涂布完成的极片经过一定间隙、一定压力下的两个钢辊压实到指定厚度的过程。 辊压的影响因素:进料角度、间隙值、压力值、辊压速度、收放卷张力、极片温度等。 辊压的目的:是将疏松多孔的电极进一步压实,减少物质间接触电阻,提高一定电池体积内的电池容量,同时不能过压以保证电解液对极片的浸润效果。,控制要点: 辊压厚度 辊压外观 走速 辊压压力 辊间隙 二边间隙一致性 湿度,分切也叫分条,涂布完成的极片幅宽大,要将极片分切成多条。 1.分切产品主要受切刀质量; 2.切刀角度; 3.张力的影响; 4.上下刀的咬合度;,控制要点: 极片尺寸 极片毛刺 极片质量,卷绕是电芯的一种组成方式。 通过控制设备的速度、张力、尺寸、偏差等因素,将分条后尺寸相匹配的负极极片、正极极片及隔膜卷成裸电芯的过程。 卷绕的要点是隔膜包正负极,同时负极极片要包裹正极极片。这就要求负极极片不能露箔,露箔后会造成极片局部析锂刺穿隔膜,引起短路。,控制要点: 卷针尺寸、极片型号、尺寸、极片质量确认 隔膜规格、尺寸确认 设备参数确认 正负极片的对齐度 收尾的松紧度及贴胶效果确认 卷绕后尺寸、中心距确认,热压也叫整形,卷绕后的电芯处于鼓起状态,不利于入壳和电解液的浸润,需要将其热压以促进极片、隔膜间的接触,同时减小体积、防止正负极极片的错位。热压的影响因素有压力、温度、时间等,一般选择4580热压。热压的过程中同时进行卷芯短路测试,将短路不良品挑出,小知识 陶瓷隔膜三氧化二铝,在测短路过程中需要充电一小段时间,需调试测试设备的充电时间,常规隔膜充电时间很短,设备默认的时间就OK,但陶瓷可能需要适当延长设备充电报警时间,要不然三氧化二铝正在充电,但是设备充电报警时间已经到了,设备就会默认他短路。然后发出报警警报。 如果上面做到了,但是还是短路。一般水分的可能性就比较大,三氧化二铝本身容易吸水,水分造成尖端,造成短路的假象,怎么区分是水份,还是真正短路,很容易,复测一次就OK了,如果是粉尘击穿短路,复测几次他也是短路,水分就不会了,他一般第一次测试短路,第二次就不会了。,封装形式主要有:钢壳和铝塑膜封装两种。 软包电池封装采用铝塑膜,铝塑膜由三层物质组成,PP层、铝层以及尼龙层。 封装的关键是将PP层融化后相互粘结到一起,热封主要受到温度、热封时间、热封压力的影响。要保证无热封不良,顶封要特别注意,既要保证铝塑膜PP层与极耳外表面的PP层粘结、密封良好,又要保证非极耳区铝塑膜PP层面对面的粘结、密封良好。 铝塑膜软包电池在热封之后需要包覆一层PET膜,防止外界物质对铝塑膜的划伤。,+,+,=,+,-,真空烘烤分为极片烘烤和电芯烘烤,都是为了控制电芯的水分。水分对于锂电池来说可以是致命的,水分与电解液接触后,形成的氢氟酸对电池有巨大的损坏,生成的气体也会造成电池鼓包等。烘烤效率受真空度、烘干温度、时间影响,通过调整烘烤工艺尽量在低能耗的情况下高效烘干。,控制要点: 干燥能力 工艺烘烤温度确认 烘烤循环的设定 真空度的要求 周转环境的要求,电解液是锂离子在电池内部移动的通道,主要由溶质和溶剂组成。溶质是六氟磷酸锂,溶剂一般选用三种或多种溶剂配合使用,如EC/DMC/DEC等。注液过程就是将电解液注入电芯内部,控制的参数主要有电解液量、注液气压、时间等。,控制要点: 注液环境的要求 电解液规格 注液量的精准度 电芯表面的洁净度,化成就是对注液封口后的电池进行第一次充电。 化成的目的主要有两个: 电池制作完成后,电极材料并不是处在最佳适用状态,需要进行首次充电对其激活。 锂电池首次充电,电子通过外部路径到达石墨负极表面,与电解液溶剂、锂离子发生反应形成固态电解质膜(SEI),SEI对于锂电池的性能有重要的影响。化成工艺对电池性能影响极大,因为充放电流大小、时间、温度等因素对于SEI形成、产气量、电阻等关键参数有很大影响。,控制要点: 化成工艺及参数确认 电芯的两极与化成柜的对应 化成温度、压力确认 预化过程巡查,异常极时处理,二封也叫抽气,化成过程产生的气体需要抽出并进行二次封装。,控制要点: 抽气真空度 真空保持时间 设定温度(上模、下模) 封装压力 封边时间 封边厚度,电池的分容是通过化成分容柜(由于化成和分容基本原理相同,化成和分容功能集成在同一个柜子内,称为化成分容柜)来完成的,化成分容柜的功能实际上就是象充电器一样的东西,只不过它可以同时为大量的电池充放电。电池分容时通过电脑管理得到每一个检测点的数据,从而分析出这些电池容量的大小和内阻等数据,确定电池的质量等级,这个过程就是分容。,控制要点: 分容工艺确认 分容工步及参数的设置 分容环境要求(温度、湿度) 容量分选(电芯规格、标识) 分容过程巡查,异常极时处理,解决方案: 沉降、粘度变化大 搅伴工艺调整 原材料及环境水分控制 增加粘结剂 固含量低 正极材料比表、粒度控制 搅伴时间调整 粘结剂分子量 难过塞 控制材料大颗粒 降低浆料粘度 防止吸水 无流动性、结果冻 正极PH值、比表降低 环境湿度控制 原材料水份控制,解决方案: 浆料气泡 延长抽真空时间 添加NMP类表面活性剂 极片裂纹 降低前几节烘箱温度 涂布速度降低 颗粒和划痕 控制材料大颗粒 降低浆料粘度 控制吸水 拖尾 浆料粘度调至合适值 设置合理的涂布参数(头尾消薄、速比) 极片重量不温定 控制浆料吸水 设备调整 粘度调整,解决方案: 断片脆片 降低压实 极片烘烤时间减短 更换高强度箔材(下次调节) 白点、起皮 、掉料、脱粉 控制吸水(包括材料、环境) 反弹大 控制吸水(制程水分控制) 缩短制程周期,解决方案: 保液量小 减小材料压实 高温静置或延长静置时间 换吸液量大的隔膜 化成厚度超标 预化时适当减加压力 化成后内阻大 原材料导电性提高 增加导电剂或减少粘结剂 电解液电导率提高 提高隔膜孔隙率,解决方案: 析锂 N/P过量(1.041.12) 负极片长宽过量设计 适当减少负极压实 浆料分散性好 对电解液进行消泡处理 提升电解液导电率 换高品质的隔膜 减小充电电流 设定合适的充电截止电压 提高充电温度,解决方案: 平台低 确认环境温度和放电电流 电芯内阻因素影响确认 材料指标相关确认 容量低 正极敷料量确认 正极压实和容量发挥确认 负极压实及首次效率确认 电芯倍率及环境测试温度确认 拆解电池确认负极界面及相关制成因素影响,解决方案: 循环差 压实、注液量等因素确认 负极N/P过量设计 拆解电池确认负极界面及相关制成因素影响 过程测试参数影响 倍率差 配方及设计参数确认 电芯内阻相关影响因素确认 电芯制程的环境控制,谢谢您的观看!,
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