锂离子电池生产工艺流程

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作者:shizheng_123 2024-5-24 01:01:59
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锂离子电池通常都可以分为三个大的部分:由正负极片及隔膜卷绕或层叠而成的卷芯部分、用以提供浸润卷芯的电解液部分及外壳部分。其中正极极片是由导电剂、和粘接剂涂覆在铝箔表面制备而成。负极由碳石墨负极、导电剂和粘接剂涂覆在铜箔表面制备而成。正负极片中间夹一层隔膜通过卷绕或叠片的方式制成卷芯。

锂电池

一、正、负极制备工序

1.1 配料制浆

制浆又称搅拌,正负极制浆在两个独立工段。将满足规格要求的各种粉状物料通过全自动配料系统按照一定的配比通过真空泵吸入真空搅拌罐中;溶剂通过全自动配料系统加入到溶剂储罐中,通过真空泵吸入至真空搅拌罐中,搅拌制得粘度适合的浆膏。

①负极配浆:负极材料和导电剂放入搅拌机,再把粘接剂CMC和SBR、去离子水倒入搅拌机中进行真空混合搅拌成为糊状。

②正极配浆:正极材料和导电剂放入搅拌机,再把粘接剂水性胶和蒸馏水倒入搅拌机中进行真空混合搅拌成为糊状。

由于搅拌会发热,为避免温度过高需用夹套循环水进行降温,使温度控制在40℃左右,搅拌6-8小时,分别制得正负极浆料,呈黑色粘稠状。

1.2 涂布、烘干

正极:通过涂布机机头,将正极材料以一定的密度均匀的涂覆在铝箔的正反面,经过涂布机烘烤箱进行烘干(电加热,多级温度烘烤,90-110℃),最终制成正极片。负极:通过涂布机机头,将负极材料以一定的密度均匀的涂覆在铜箔的正反面,经过涂布机烘烤箱进行烘干(电加热,温度控制在90℃左右),最终制成负极片。涂布后的湿极片进入烘箱进行烘干,以去除极片中的溶剂。正极烘干温度约为90-110℃,此温度能够保证有机废气和水分全部挥发,而其他物质不会分解或损失。负极片干燥温度约为90℃左右,由于负极溶剂以去离子水为溶剂,因此负极涂布过程仅有水蒸气排放。通过烘箱烘干完成的极片收成卷料放置于干燥房间内供下道工序使用。

1.3 对辊分切

经干燥后的正、负极集流体上涂满了正、负极材料混合物,需要用辊压机对极片进行压实,达到合适的密度和厚度,压延成片状,根据不同规格的电池要求由分切机切断成相应的极板尺寸。

1.4 极耳焊接

正极极耳焊接:将分切完成的极片安装在正极制片机上,使用设备将铝带通过激光焊接机焊接在极片的间隙处,然后在相应位置贴上耐高温胶带,同时再次收集成卷料。负极耳焊接:将分切完成的极片安装在负极制片机上,使用设备将镍带通过激光焊接机焊接在极片的间隙处,然后在相应位置贴上耐高温胶带,同时再次收集成卷料。

1.5 卷绕

将正极板、负极板和隔膜按照正极片-隔膜-负极片-隔膜自上而下的顺序重叠放置后在全自动卷绕机上进行卷绕制成电池极芯,并将电芯装入电池的外壳内。

二、电池组合工序

2.1 装配

极芯入壳:在卷绕完成的每个极芯底部放置一个垫片,然后将其装入外购的钢壳中。插入焊针:将已经入壳的极芯中插入焊针。

点焊:将半成品电池放入极芯进料轨道,电芯会自动进入并自动点焊,完成后设备会自动将焊针拔出。

滚槽:电芯顺着进入滚槽设备,设备会自动在钢壳侧面滚出一个凹槽,至此钢壳内的电芯彻底固定。

方形锂电池结构

2.2 烘烤

将分切后的正、负极片送入真空烘烤箱干燥,正极片干燥温度一般为80℃左右,负极片干燥温度一般为100℃左右,完成烘烤后自然冷却,供下道工序使用。

2.3 注液、封口、清洗

将用于焊接的盖帽放置于震动盘内,该装置会自动将盖帽放置于运行轨道上,然后将电芯放于盖帽上,当电池顺着轨道进入焊接位置后,设备上的压块下压,将电芯内的极耳与盖帽焊接在一起。将焊接完成的电芯放于进料轨道,顺着进料轨道, 电芯会自动进入封口机,设备会自动对电芯进行压模封口。

通过电池组装线装配出来的电池,用纯水进行清洗,去除表面灰尘等。锂离子电池电解液主要成为LiPF6及部分酯类等,LiPF6不稳定,20℃就开始分解,且LiPF6极易吸水,吸水后与少量水汽反应生成HF,因此锂离子动力电池必须在干燥的手套箱内完成,由干燥机连续提供干燥空气。

2.4 化成

化成是在高温干燥房内由自动化设备对注液完毕的电池进行活化、充电分容等激活检测,将电极材料激活,使正、负极电极片上聚合物与电解液相互渗透。此过程在常温常压下使用闭口化成方式,因此化成工序没有废电解液及电解液挥发废气产生。化成时间为8小时。检测是检测电池内阻、电压、尺寸及重量等,根据测试结果对电池进行分选。检测工序会有少量不合格品废电池产生,挑出电芯内部存在微短路缺陷的短路、低电压电芯,保障电池性能。

2.5 分容

最后将完成的电池放入分选设备,设备会自动按照要求对电池进行分选操作,经分档后的电池包装入库。

博特盐溶液蒸发器

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