鋰離子電池工藝流程

2021-03-04 02:12:14 字數 5313 閱讀 9696

正極混料

● 原料的摻和:

(1) 粘合劑的溶解(按標準濃度)及熱處理。

(2) 鈷酸鋰和導電劑球磨:使粉料初步混合,鈷酸鋰和導電劑粘合在一起,提高團聚作用和的導電性。配成漿料後不會單獨分布於粘合劑中,球磨時間一般為2小時左右;為避免混入雜質,通常使用瑪瑙球作為球磨介子。

● 乾粉的分散、浸濕:

(1) 原理:固體粉末放置在空氣中,隨著時間的推移,將會吸附部分空氣在固體的表面上,液體粘合劑加入後,液體與氣體開始爭奪固體表面;如果固體與氣體吸附力比與液體的吸附力強,液體不能浸濕固體;如果固體與液體吸附力比與氣體的吸附力強,液體可以浸濕固體,將氣體擠出。

當潤濕角≤90度,固體浸濕。

當潤濕角>90度,固體不浸濕。

正極材料中的所有組員都能被粘合劑溶液浸濕,所以正極粉料分散相對容易。

(2) 分散方法對分散的影響:

a、 靜置法(時間長,效果差,但不損傷材料的原有結構);

b、 攪拌法;自轉或自轉加公轉(時間短,效果佳,但有可能損傷個別

材料的自身結構)。

1、攪拌槳對分散速度的影響。攪拌槳大致包括蛇形、蝶形、球形、槳形、齒輪形等。一般蛇形、蝶形、槳型攪拌槳用來對付分散難度大的材料或配料的初始階段;球形、齒輪形用於分散難度較低的狀態,效果佳。

2、攪拌速度對分散速度的影響。一般說來攪拌速度越高,分散速度越快,但對材料自身結構和對裝置的損傷就越大。

3、濃度對分散速度的影響。通常情況下漿料濃度越小,分散速度越快,但太稀將導致材料的浪費和漿料沉澱的加重。

4、濃度對粘結強度的影響。濃度越大,柔制強度越大,粘接強度

越大;濃度越低,粘接強度越小。

5、真空度對分散速度的影響。高真空度有利於材料縫隙和表面的氣體排出,降低液體吸附難度;材料在完全失重或重力減小的情況下分散均勻的難度將大大降低。

6、溫度對分散速度的影響。適宜的溫度下,漿料流動性好、易分散。太熱漿料容易結皮,太冷漿料的流動性將大打折扣。

● 稀釋。將漿料調整為合適的濃度,便於塗佈。

1.1原料的預處理

(1) 鈷酸鋰:脫水。一般用120 oc常壓烘烤2小時左右。

(2) 導電劑:脫水。一般用200 oc常壓烘烤2小時左右。

(3) 粘合劑:脫水。一般用120-140 oc常壓烘烤2小時左右,烘烤溫度視分子量的大小決定。

(4) nmp:脫水。使用乾燥分子篩脫水或採用特殊取料設施,直接使用。2.1.2物料球磨

a)將licoo2 super-p倒入料桶,同時加入磨球(乾料:磨球=1:1),在滾瓶及上進行球磨,轉速控制在60rmp以上;

b)4小時結束,過篩分離出球磨;

1.3操作步驟

a) 將nmp倒入動力混合機(100l)至80℃,稱取pvdf加入其中,開機;

引數設定:轉速25±2轉/分,攪拌115-125分鐘;

b) 接通冷卻系統,將已經磨號的正極乾料平均分四次加入,每次間隔28-32分鐘,第三次加料視材料需要新增nmp,第四次加料後加入nmp;

動力混合機引數設定:轉速為20±2轉/分

c) 第四次加料30±2分鐘後進行高速攪拌,時間為480±10分鐘;

動力混合機引數設定:公轉為30±2轉/分,自轉為25±2轉/分;

a) 真空混合:將動力混合機接上真空,保持真空度為-0.09mpa,攪拌30±2分鐘;

動力混合機引數設定:公轉為10±2分鐘,自轉為8±2轉/分

b) 取250-300毫公升漿料,使用黏度計測量黏度;

測試條件:轉子號5,轉速12或30rpm,溫度範圍25℃;

c) 將正極料從動力混合機中取出進行膠體磨、過篩,同時在不鏽鋼盆上貼上標識,與拉漿裝置操作員交接後可流入拉漿作業工序。

1.4注意事項

a) 完成,清理機器裝置及工作環境;

b) 操作機器時,需注意安全,避免砸傷頭部。

2負極混料

2.1原料的預處理:

(1) 石墨:a、混合,使原料均勻化,提高一致性。b、300~400℃常壓烘烤,除去表面油性物質,提高與水性粘合劑的相容能力,修圓石墨表面稜角(有些材料為保持表面特性,不允許烘烤,否則效能降低)。

(2) 水性粘合劑:適當稀釋,提高分散能力。

★ 摻和、浸濕和分散:

(1) 石墨與粘合劑溶液極性不同,不易分散。

(2) 可先用醇水溶液將石墨初步潤濕,再與粘合劑溶液混合。

(3) 應適當降低攪拌濃度,提高分散性。

(4) 分散過程為減少極性物與非極性物距離,提高勢能或表面能,所以為吸熱反應,攪拌時總體溫度有所下降。如條件允許應該適當公升高攪拌溫度,使吸熱變得容易,同時提高流動性,降低分散難度。

(5) 攪拌過程如加入真空脫氣過程,排除氣體,促進固-液吸附,效果更佳。

(6) 分散原理、分散方法同正極配料中的相關內容

★ 稀釋:將漿料調整為合適的濃度,便於塗佈。

2.2物料球磨

a)將負極和super-p倒入料桶同時加入球磨(乾料:磨球=1:1.2)在滾瓶及上進行球磨,轉速控制在60rmp以上;

b)4小時結束,過篩分離出球磨;

2.3操作步驟

a) 純淨水加熱至至80℃倒入動力混合機(2l)

b)加cmc,攪拌60±2分鐘;

動力混合機引數設定:公轉為25±2分鐘,自轉為15±2轉/分;

c) 加入sbr和去離子水,攪拌60±2分鐘;

動力混合機引數設定:公轉為30±2分鐘,自轉為20±2轉/分;

d) 負極乾料分四次平均順序加入,加料的同時加入純淨水,每次間隔28-32分鐘;

動力混合機引數設定:公轉為20±2轉/分,自轉為15±2轉/分;

e) 第四次加料30±2分鐘後進行高速攪拌,時間為480±10分鐘;

動力混合機引數設定:公轉為30±2轉/分,自轉為25±2轉/分;

f) 真空混合:將動力混合機接上真空,保持真空度為-0.09到0.10mpa,攪拌30±2分鐘;

動力混合機引數設定:公轉為10±2分鐘,自轉為8±2轉/分

g) 取500毫公升漿料,使用黏度計測量黏度;

測試條件:轉子號5,轉速30rpm,溫度範圍25℃;

h) 將負極料從動力混合機中取出進行磨料、過篩,同時在不鏽鋼盆上貼上標識,與拉漿裝置操作員交接後可流入拉漿作業工序。

2.4注意事項

a) 完成,清理機器裝置及工作環境;

b) 操作機器時,需注意安全,避免砸傷頭部。

★ 配料注意事項:

1、 防止混入其它雜質;

2、 防止漿料飛濺;

3、 漿料的濃度(固含量)應從高往低逐漸調整,以免增加麻煩;

4、 在攪拌的間歇過程中要注意刮邊和刮底,確保分散均勻;

5、 漿料不宜長時間擱置,以免沉澱或均勻性降低;

6、 需烘烤的物料必須密封冷卻之後方可以加入,以免組分材料性質變化;

7、 攪拌時間的長短以裝置效能、材料加入量為主;攪拌槳的使用以漿料分散難度進行更換,無法更換的可將轉速由慢到快進行調整,以免損傷裝置;

8、 出料前對漿料進行過篩,除去大顆粒以防塗佈時造成斷帶;

9、 對配料人員要加強培訓,確保其掌握專業知識,以免釀成大禍;

10、 配料的關鍵在於分散均勻,掌握該中心,其它方式可自行調整。

3.電池的製作

3.1 極片尺寸

3.2 拉漿工藝

a) 集流體尺寸

正極(鋁箔),間歇塗佈

負極(銅箔),間歇塗佈

b) 拉漿重量要求

電極第一面雙面重量(g) 面密度(mg/cm2) 重量(g) 面密度(mg/cm2)

…3.3 裁片

a) 正極拉漿後進行以下工序:

裁大片裁小片稱片(配片) 烘烤軋片極耳焊接

b) 負極拉漿後進行以下工序:

裁大片裁小片稱片(配片) 烘烤軋片極耳焊接

3.4軋片要求

3.5配片方案

3.6極片烘烤

備註:真空系統的真空度為-0.095-0.10mpa

保護氣為高純氮氣,氣體氣壓大於0.5mpa

3.7極耳製作

正極極耳上蓋組合超聲波焊接

鋁條邊緣與極片邊緣平齊

負極鎳條直接用點焊機點焊,要求點焊數為8個點

鎳條右側與負極片右側對齊,鎳條末端與極片邊緣平齊

3.8隔膜尺寸

3.9卷針寬度

3.10壓芯

電池捲繞後,先在電芯底部貼上24mm的通明膠帶,再用壓平機冷壓2次;

3.11電芯入殼前要求

膠紙鎳條。。。。

3.12裝殼

3.13負極極耳焊接

負極鎳條與鋼殼用點焊機焊接,要保證焊接強度,禁止虛焊

3.14雷射焊接

仔細上號夾具,電池殼與上蓋配合良好後才能進行焊接,注意避免出現焊偏

3.15電池真空烘烤

備註:a) 真空系統的真空度為-0.095~0.10mpa

b) 保護氣為高純氮氣,氣體氣壓大於0.5mpa

c) 每小時抽一次真空注一次氮氣;

3.16 注液量:2.9±0.1g

注液房相對濕度:小於30%

溫度:20±5℃

封口膠布:寬紅色膠布。粘膠布時注意擦淨注液口的電解液

用2道橡皮筋將棉花固定在注液口處

3.17 化成制度

3.17.1開口化成工藝

a)恆流充電:40ma*4h 80ma*6h

電壓限制:4.00v

b)全檢電壓,電壓大於3.90v的電池進行封口,電壓小於3.90v的電池接著用60ma恆流至3.90-4.00後封口,再打鋼珠;

c) 電池清洗,清洗劑為醋酸+酒精

3.17.2續化成制度

a) 恆流充電(400ma,4.20v,10min)

b) 休眠(2min)

c) 恆流充電(400ma,4.20v,100min)

d) 恆壓充電(4.20v,20ma,150min)

e) 休眠(30min)

f) 恆流放電(750ma,2.75v,80min)

g) 休眠(30min)

h) 恆流充電(750ma,3.80v,90min)

i) 恆壓充電(3.80v,20ma,150min)

當從licoo2拿走xli後,其結構可能發生變化,但是否發生變化取決於x的大小。通過研究發現當x>0.5時li1-xcoo2的結構表現為極其不穩定,會發生晶型癱塌,其外部表現為電芯的壓倒終結。

所以電芯在使用過程中應通過限制充電電壓來控制li1-xcoo2中的x值,一般充電電壓不大於4.2v那麼x小於0.5 ,這時li1-xcoo2的晶型仍是穩定的。

負極c6其本身有自己的特點,當第一次化成後,正極licoo2中的li被充到負極c6中,當放電時li回到正極licoo2中,但化成之後必須有一部分li留在負極c6中,心以保證下次充放電li的正常嵌入,否則電芯的壓倒很短,為了保證有一部分li留在負極c6中,一般通過限制放電下限電壓來實現:安全充電上限電壓≤4 .2v,放電下限電壓≥2.5v。

鋰離子電池原理及工藝流程

一 原理 1.0 正極構造 licoo2 鈷酸鋰 導電劑 乙炔黑 粘合劑 pvdf 集流體 鋁箔 正極 2.0 負極構造 石墨 導電劑 乙炔黑 增稠劑 cmc 粘結劑 sbr 集流體 銅箔 負極 3.0工作原理 3.1 充電過程 如上圖乙個電源給電池充電,此時正極上的電子e從通過外部電路跑到負極上,...

鋰離子電池原理及工藝流程

3.電壓低 產生原因 a.副反應 電解液分解 正極有雜質 有水 b.未化成好 sei膜未形成安全 c.客戶的線路板漏電 指客戶加工後送回的電芯 d.客戶未按要求點焊 客戶加工後的電芯 e.毛刺 f.微短路 g.負極產生枝晶。4.超厚 產生超厚的原因有以下幾點 a.焊縫漏氣 b.電解液分解 c.未烘乾...

鋰離子電池原理及工藝流程

一 原理 1.0正極構造 licoo2 鈷酸鋰 導電劑 乙炔黑 粘合劑 pvdf 集流體 鋁箔 正極 2.0負極構造 石墨 導電劑 乙炔黑 增稠劑 cmc 粘結劑 sbr 集流體 銅箔 負極 3.0工作原理 3.1充電過程 如上圖乙個電源給電池充電,此時正極上的電子e從通過外部電路跑到負極上,正鋰離...