两种锂电池生产工艺处理.ppt

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1、Li离子电芯核心制造工艺分为： 叠片工艺和卷绕工艺,制造工艺分类,两种工艺的主要区别和工艺名称来源 极片装配方式的区别,Part A：叠片工艺的主要工艺流程介绍,叠片工艺是将正极、负极切成小片与隔离膜叠合成小电芯单体，然后将小电芯单体叠放并联起来组成一个大电芯的一种Li离子电芯制造工艺。,叠片工艺的定义,小电芯单体叠片过程演示,负极,隔离膜,正极,叠片工艺示意图,叠片过程演示,叠片工艺示意图,叠片工序流程图（Main process）,叠片工艺的主要工序流程图,搅拌 （Mixing）,涂布 （Coating）,对辊 （Pressing）,模切 （Module Cutting）,叠片 （Stac

2、king）,焊接 （ Welding）,顶封 （ Top Sealing）,注液 （ Inject）,预化 （ Formation）,抽气封口 （ Degassing）,测试,成型 （ Forming）,化成 （ Aging）,叠片工艺物料形态流程图,叠片工艺的主要工艺流程-Mixing,Mixing示意图,Mixing （搅拌） 工序功能：将正极或者负极粉料以及其他配料混合均匀，并调制成浆。,活性物质,导电剂,粘接剂,溶剂,搅拌罐,浆料控制点: 1.Viscosity粘度 2.Particle size颗粒度 3.Solid content固含量 工序控制点： 1.搅拌速度 2.搅拌温度 3

3、.搅拌时间 4.搅拌次序,叠片工艺的主要工艺流程-Mixing,Coating （涂布） 工序功能：将浆料连续、均匀地涂覆在传送集流体的表面，烘干，分别制成正负极片。,叠片工艺的主要工艺流程-Coating,原理：涂辊转动带动浆料，通过调整刮刀间隙来调节浆料转移量，并利用背辊或涂辊的转动将浆料转移到基材上，按工艺要求，控制涂布层的厚度以达到重量要求，同时，通过干燥加热除去平铺于基材上的浆料中的溶剂，使固体物质很好地粘结于基材上。,叠片工艺的主要工艺流程-Coating,Coating示意图,输出控制点: 1.涂布尺寸 2.涂布重量或密度 3.膜片粘接 4.外观 5.干燥度 输入控制点： 1.

4、速度 2. 温度 3. 间隙（刀表） 4. 张力,叠片工艺的主要工艺流程-Coating,Cold Lam （冷压） 工序功能：将Coating后的极片压实，达到合适的密度和厚度,卷绕工艺的主要工艺流程-Cold Lam,原理：通过调节压辊的间隙以调节压力，从而调节极片被压实的厚度和密度,Stacking（叠片） 工序功能：通过手工或夹具将正极极片、隔离膜、负极极片规则地重叠在一起。,叠片工艺的主要工艺流程- Stacking,叠片过程演示,Welding（焊接） 工序功能：将多个Al、Ni 极耳一起焊接成为裸电芯,叠片工艺的主要工艺流程- Welding,原理：超声波焊接利用超声频率（超过

5、16KH Z）的机械振动能量在静压力的共同作用下，将弹性振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及随后有限的温升，从而达到连接异种金属的目的。,叠片工艺的主要工艺流程- Welding,切去多余的极耳,焊接,焊接后的裸电芯,Top sealing（顶封） 工序功能：将裸电芯包上包装铝箔，对顶部和侧边进行热封装,叠片工艺的主要工艺流程- Top sealing,原理：包装铝箔分3层（尼龙层、铝层、PP层），封装时通过加热使PP溶化，同时加压（封头压合）使两层包装铝箔粘合在一起，达到封装的目的,叠片工艺的主要工艺流程- Top sealing,Inject（注液） 工序功能：将电解液加入到电芯中，并将

6、电芯完全封住 环境要求：电芯注液前要进行除水，关注过程要求低湿度 原理：水作为电解液中一种痕量组分，对锂离子电池SEI膜的形成和电池性能有非常大的影响，满充状态的负极与锂金属性质相近，可以直接与水发生反应。因此，在锂离子电池的制作过程中必须严格控制环境的湿度和正负极材料、电解液的含水量。,叠片工艺的主要工艺流程- Inject,叠片工艺的主要工艺流程- Inject,预化 工序功能：通过充放电方式将其内部正负极物质激活，同时在负极表面形成良好的SEI膜。 原理：锂电芯的化成是电池的初使化,使电芯的活性物质激活，即是一个能量转换的过程。锂电芯的化成是一个非常复杂的过程，同时也是影响电池性能很重要

7、的一道工序，因为在Li+第一次充电时，Li+第一次插入到石墨中，会在电池内发生电化学反应, 在电池首次充电过程中不可避免地要在碳负极与电解液的相界面上、形成覆盖在碳电极表面的钝化薄层，人们称之为固体电解质相界面或称SEI膜(SOLID ELECTROLYTE INTERFACE） 预化流程： 0.02C CC 210min to 3.4V; 0.1C CC 420min to 3.95V,叠片工艺的主要工艺流程- Formation,Forming（成型） 工序功能：将电芯外型作最后加工,叠片工艺的主要工艺流程- Forming,Degassing,Baking,切边,折边,释放化成产生的气体

8、,高温老化,切去气袋和多余的侧边,将侧边折起，完成电芯最终外形,叠片工艺的主要工艺流程- Forming,化成 工序功能：进一步形成稳定SEI，并检测电芯容量 老化 工序功能：电压挑选,叠片工艺的主要工艺流程- Aging,Part2：卷绕工艺的主要工艺流程介绍,卷绕工艺工序流程图（主要工序）,卷绕工艺的主要工序流程图,搅拌 （Mixing）,涂布 （Coating）,冷压 （Cold Lam）,裁片分条 （ Slitting ）,焊接 （ Welding）,卷绕 （Winding）,顶封 （ Top sealing）,注液 （ Inject）,化成 （ Formation）,成型 （ For

9、ming）,测试,卷绕工艺的主要工艺流程-物料形态流程图,卷绕工艺的主要工艺流程-Mixing,Mixing示意图,Mixing （搅拌）与叠片工艺基本相同 工序功能：将正极或者负极粉料以及其他配料混合均匀，并调制成浆。,活性物质,导电剂,粘接剂,溶剂,搅拌罐,浆料检测点: 1.Viscosity粘度 2.Particle size颗粒度 3.Solid content固含量,Coating （涂布）-与叠片原理相同，方法不同 工序功能：将浆料间歇、均匀地涂覆在传送集流体的表面，烘干，分别制成正负极的极片卷。,卷绕工艺的主要工艺流程-Coating,原理：涂辊转动带动浆料，通过调整刮刀间隙来调

10、节浆料转移量，并利用背辊或涂辊的转动将浆料转移到基材上，按工艺要求，控制涂布层的厚度以达到重量要求，同时，通过干燥加热除去平铺于基材上的浆料中的溶剂，使固体物质很好地粘结于基材上。,卷绕工艺的主要工艺流程-Coating,Cold Lam （冷压） 工序功能：将Coating后的极片压实，达到合适的密度和厚度,卷绕工艺的主要工艺流程-Cold Lam,原理：通过调节压辊的间隙以调节压力，从而调节极片被压实的厚度和密度,卷绕工艺的主要工艺流程-Cold Lam,Cutting（裁片、分条） 工序功能：将冷压后的极片卷，先裁成大片，然后分成所需要的小条正负极极片,卷绕工艺的主要工艺流程-Cutti

11、ng,卷绕工艺的主要工艺流程-Cutting,Winding（卷绕） 工序功能：小条正负极极片、隔离膜卷绕组合成裸电芯,卷绕工艺的主要工艺流程-Winding,卷绕工艺的主要工艺流程-Winding,Top sealing（顶封）-与叠片工艺相同 工序功能：将裸电芯包上包装铝箔，对顶部和侧边进行热封装,卷绕工艺的主要工艺流程- Top sealing,原理：包装铝箔分3层（尼龙层、铝层、PP层），封装时通过加热使PP溶化，同时加压（封头压合）使两层包装铝箔粘合在一起，达到封装的目的,卷绕工艺的主要工艺流程- Top sealing,Inject（注液）-与叠片工艺基本相同 工序功能：将电解液加

12、入到电芯中，并将电芯完全封住 环境要求：电芯注液前要进行除水，关注过程要求低湿度 原理：水作为电解液中一种痕量组分，对锂离子电池SEI膜的形成和电池性能有非常大的影响，满充状态的负极与锂金属性质相近，可以直接与水发生反应。因此，在锂离子电池的制作过程中必须严格控制环境的湿度和正负极材料、电解液的含水量。,卷绕工艺的主要工艺流程- Inject,卷绕工艺的主要工艺流程- Inject,Formation(预化成）-与叠片工艺原理相同，流程不同 工序功能：通过充电方式将其内部正负极物质激活，同时在负极表面形成良好的SEI膜。 预化流程： Formation: 0.1C CC 200min to 3.95V,卷绕工艺的主要工艺流程- Formation,Forming（成型） 工序功能：将电芯外型作最后加工,卷绕工艺的主要工艺流程- Forming,Degassing,Baking,切边,折边,释放化成产生的气体,高温老化,切去气袋和多余的侧边,将侧边折起，完成电芯最终外形,卷绕工艺的主要工艺流程- Forming,