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知识分享 | 锂电池制造的13大流程 作为电动汽车的“心脏”,动力电池的性能决定了整车的续航里程、充电时间、功率以及速度等关键性能。 一、正极配料 锂电池的正极材料由活性物、导电剂、粘结剂组成,其具体制作流程如下: ① 来料确认&烘烤 一般导电剂需大约120℃烘烤8小时,粘结剂PVDF则需约80℃烘烤8小时,活性物(LFP、NCM等),视来料状态和工艺而定是否需要烘烤干燥。当前车间要求温度≤40℃、湿度≤25%RH。 ② 配置PVDF胶液 如果采用湿法工艺,则需要提前配好PVDF胶液(溶质PVDF,溶液NMP)。 ③ 正极浆料 此时需要注意加料的顺序(先加活性物和导电剂慢搅混合、再加入胶液)、加料时间、加料比例,要严格按工艺执行。 二、负极配料 负极和正极相似,除了活性物、导电剂、粘接剂以外,还需要分散剂。 ① 来料确认 常规负极体系为水系混料过程(溶剂为去离子水),因此来料无需干燥要求。此过程要求去离子水导电率在≤1us/cm。车间要求温度≤40℃、湿度≤25%RH。 具体的工艺示意图如下: ② 制备胶液 料确认完成后,首先制备胶液。此时石墨C和导电剂倒入搅拌机进行干混,建议不抽真空,开启循环水(干混时颗粒挤压摩擦产热严重),低速15-20rpm,间隔15分钟刮料循环2-3次。 ③ 粘度测量 参考数值如下:粘度2000-4000m Pa.s、粒度≤35μm、固含量40-70%,抽真空过筛≤100目。 三、涂布 ① 正极涂布 将正极浆料挤压涂或喷涂在铝集流体AB面上,单面密度20-40 mg/cm2(NCM功率型),涂布烤箱温度常规4-8节或更多,每节烘烤温度95-120℃,按实际需要调整,避免烘烤开裂出现横向裂纹和滴溶剂现象。 ② 负极涂布 将负极浆料挤压涂或喷涂在铜集流体AB面上,单面密度约10-15mg/cm2,涂布烤箱温度常规4-8节或更多,每节烘烤温度80-105℃,按实际需要调整,避免烘烤开裂出现横向裂纹。 四、 正极制片 正极涂布干燥完,需要在工艺时间内进行对辊。对辊即对极片进行压实,目前有热压和冷压两种工艺。 反弹率:一般反弹2-3μm; 延伸率:正极极片一般在1.002左右。 正极对辊完接下来就是分条,即将整片极片分裁剪宽度一样的小条(对应电池高度),分条要注意极片的毛刺,需要全检极片的X和Y向的毛刺(借助二次元设备),纵向毛刺长度工艺Y≤1/2 H隔膜厚度。车间环境温度≤23℃、露点≤-30℃。 五、负极制片 负极制片与正极同样操作,但工艺设计不同,车间环境温度≤23℃、湿度≤25%。常见负极物质的真密度: 反弹率:一般在4-8μm左右;延伸率:一般在1.0012左右。 六、正极片制备 分条完毕后,需对正极片进行干燥处理(120℃),再就是焊接铝极耳和极耳包胶工艺。此时需要考虑极耳长度和整形宽度。 七、负极片制备 需对负极片进行干燥处理(105-110℃),再就是焊接镍极耳和极耳包胶工艺。也需要考虑极耳长度和整形宽度。此车间环境温度≤23℃、露点≤-30℃、负极水分含量≤500-1000ppm。 八、卷绕 卷绕就是将隔膜、正极片、负极片通过卷绕机成单个卷芯。原理是采用负极包住正极,再通过隔膜将正负极片隔离。 卷绕极片隔膜叠放顺序示意图 卷绕成卷芯示意图 九、入壳 卷芯入壳前需要进行Hi-Pot测试电压200-500V(测试是否存在高压短路),吸尘处理(入壳前进一步控制粉尘)。 十、滚槽 将焊针(一般是铜质或合金材质),插入卷芯中间孔。常用焊针规格在Φ2.5*1.6mm,达到负极极耳焊接强度≥12N为合格,过低容易虚焊,内阻偏大;过高容易将钢壳表面的镍层焊掉,导致焊点处生锈露液等隐患。 点底焊和滚槽示意图 十一、电芯烘烤 圆柱电芯经过滚槽之后,接下就是非常重要的一步:烘烤。电芯在制作过程中,会带入一定的水分,如果不及时得把水分控制在标准之内,将会严重影响电池性能的发挥和安全性能。 十二、注液 将烘烤好的电芯进行水分测试,符合前面的烘烤标准后,才能进行下一步:注入电解液。 十三、超焊盖帽 提前将盖帽放入手套箱中,一手将盖帽紧扣在超焊机下模具,一手拿电芯,电芯正极耳与盖帽极耳对齐,确认正极耳与盖帽极耳对齐OK后,踩下超焊机脚踏板开关。 END 免责声明: 本文章所载文章为本文章原创或根据网络搜索编辑整理,文章版权归原作者所有。因转载众多无法找到真正来源,如标错来源,或对于文中所使用的图片、资料、下载链接中所包含的软件、资料等有侵权怀疑,请跟我们联系删除,谢谢。 |