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锂离子电池生产工艺流程及相关设备_图文



  锂离子电池生产工艺流程及相关设备_能源/化工_工程科技_专业资料。锂电池的整个制作流程,从投料至成品出货,各工序的控制点及相关配套设备的介绍

  培训教程 锂离子电池生产流程 微宏动力系统 1 教程大纲 ? 锂离子电池配料 ? 锂离子电池 涂布 ? 锂离子电池之流程及设备 2 3 电池(battery) ?电池是指通过正负极之间的电化反应将化学 能转化为电能的装置。 ?充电时,将电能转化为化学能进行储存。 ?放电时,将化学能转化为电能释放,作为电 源供用电器。 ?活性物质:电池充放电时,能进行氧化或还 原反应而产生电能和储存化学能的电极材料。 4 什么叫锂离子电池? Li-Ion battery ? ? 锂离子电池是指Li+ 嵌入化合物为正、负极的二次电池。 正极采用锂化合物LiXCoO2、LiXNiO2 、LiXMnO2 、LiFePO4和三元复 合材料。 ? 负极采用锂-碳层间化合物LiXC6。 在充放电过程中,Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌,被形象的称为 “摇椅电池”。 充电池时,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。 5 圆柱型锂离子电池的制造工艺流程 正极配料 来料检验 负极配料 负极涂布 负极制片 正极涂布 正极制片 短路检验 隔 烘 膜 烤 卷 绕 入 壳 出 厂 外包装 分 容 化 成 封 口 注 液 滚 槽 出厂检验 密封性检验 湿度控制 6 锂离子电池结构 ? 正极 活性物质 导电剂、溶剂、粘合剂、基体 ? 负极 活性物质(石墨、MCMB、CMS) 粘合剂、溶剂、基体 ? 隔膜 ? 电解液 ? 外壳五金件(钢壳、铝壳、盖板、极耳、绝缘片、绝缘胶带) 7 圆柱形锂离子电池结构图 正极极耳 密封圈 隔膜 限流开关 上绝缘板 负极极耳 下绝缘垫 8 锂离子电池结构——正极 电池放电时从外电路获得电子的电极,此时电极发生还原反应。通常是 电位高的电极。锂离子电池中的钴酸锂、锰酸锂电极等。 正极集流体:铝带(约0.1mm厚) 高温胶带(约0.05mm厚) 正极基体:铝箔(约0.016mm厚) 正极物质:LiFePO4+碳黑+PVDF 9 锂离子电池结构——负极 电池放电时向外电路输送电子的电极,此时电极发生氧化反应。通常是 电位低的电极,锂离子电池中石墨电极。 负极集流体:镍带(约0.07mm厚) 负极基体:铜箔(约0.010mm厚) 负极物质:石墨+CMC+SBR 10 锂离子电池结构——隔膜 隔膜﹝separation film﹞——是放置于两极之间,作为隔 离电极的装置,藉以避免两极上的活性物质直接接触 而造成电池内部的短路。但隔膜仍需能让带电离子通 过,以形成通路。 隔膜要求: ①离子透过度大 ②机械性强度适当 ③本身为绝缘体 ④不与电解液及电极发生反应 ? ? 材质:单层PE(聚乙烯)或者 三层复合PP(聚丙烯) +PE+PP 厚度:单层一般为0.016~0.020mm 三层一般为0.020~0.025mm 11 锂离子电池生产用的主要设备 1. 真空行星搅拌机 用途:将各种电池材 料均匀的搅拌成浆状。 12 2. 电极涂布机: ? 用途:搅拌后的浆料均匀涂膜在金属箔片 上。对浆料的涂布厚度精确到3微米以下 。 13 ? 3. 辊压机:涂布后的极片进一步压实, 提高电池的能量密度。 14 4. 极片分切设备 15 5. 全自动超声焊接导电柄设备 16 ? 6. 卷绕机:将制造好的极片卷绕成电池 17 全自动卷绕机 18 7. 手套箱:保证在低湿度环境下将电 解液与卷芯封装在一起 19 8. 注液机:保证高精度的流水化将电解液真空 注入电池包装材料内 自动转盘真空注液机 日本方形全自动注液机 20 锂离子电池结构——电解液 ? 性质: ? 应用: 主要用于可充电锂离子电池的电解液,只能 在干燥环境下使用操作(如环境水分小于20ppm 的手套箱内)。 无色透明液体,具有较强吸湿性。 ? 规格: ? 质量指标: 溶剂组成 DMC:EMC:EC =1:1:1 (重量比) LiPF6浓度 1mol/l 密度(25℃)g/cm3 水分(卡尔费休法) 游离酸(以HF计) 电导率(25℃) 1.23±0.03 ≤20ppm ≤50ppm 10.4±0.5 ms/cm 21 9. 焊接设备 ? 激光电池封焊机 ? 微电脑高频逆变点焊机 ? 超声波金属点焊机 22 10. 滚槽、封装设备: 23 ? 11. 化成测试设备:将做好的电池充电活化, 产生电压,同时测试电池的容量。 24 12. 真空干燥箱: ? 全自动真空烤箱 ? 高温烤箱 25 锂离子电池的命名 ? 锂离子二次电池的命名也分圆柱形和方形、扣式几种: ? 圆柱形的命名用三个字母和5位数字来 表示,前两个字母表示锂离子电池(LI), 后一个字母表示圆柱形(R),前两位数 字表示以mm为单位的最大直径,后三 位数字表示以0.lmm为单位的最大高度, 如LIR18500即表示直径为18mm,高 50mm的圆柱形锂离子电池。 高度 50mm ? 18mm LIR18500 26 方形的命名 ? 用三个字母和6位数字来表 示,前两个字母表示锂离 子电池(LI),后一个字母表 示方形(S),前两位数字表 示以mm为单位的最大厚度, 中间两位数字表示以mm为 单位的宽度,后两位数字 以mm为单位的最大高度, 如LIS043048即表示厚度为 4mm,宽30mm,高48mm 的方形锂离子电池。 高度48mm 宽度30mm 厚度4.0mm ? LIS043048 27 锂离子电池用保护线路板 ? 多节电池组保护板 ? 手机电池保护板 28 29