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[導(dǎo)讀]在此收集和整理一些關(guān)于鋰電池工藝的資料,需要和專業(yè)同事確認(rèn)后才能就不同的電池進(jìn)行正確的區(qū)別,這里首先整理個(gè)概念。 某個(gè)廠家的工藝時(shí)間圖為: 另外一個(gè)直觀的圖為:

在此收集和整理一些關(guān)于鋰電池工藝的資料,需要和專業(yè)同事確認(rèn)后才能就不同的電池進(jìn)行正確的區(qū)別,這里首先整理個(gè)概念。

 

某個(gè)廠家的工藝時(shí)間圖為:

 

 

另外一個(gè)直觀的圖為:

 

 

鋰離子電池工藝流程

一、正極混料

l 原料的摻和:

(1) 粘合劑的溶解(按標(biāo)準(zhǔn)濃度)及熱處理。

(2) 鈷酸鋰和導(dǎo)電劑球磨:使粉料初步混合,鈷酸鋰和導(dǎo)電劑粘合在一起,提高團(tuán)聚作用和的導(dǎo)電性。配成漿料后不會(huì)單獨(dú)分布于粘合劑中,球磨時(shí)間一般為2小時(shí)左右;為避免混入雜質(zhì),通常使用瑪瑙球作為球磨介子。

 干粉的分散、浸濕:

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

當(dāng)潤(rùn)濕角≤90度,固體浸濕。

當(dāng)潤(rùn)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(duì)容易。

(2) 分散方法對(duì)分散的影響:

A、 靜置法(時(shí)間長(zhǎng),效果差,但不損傷材料的原有結(jié)構(gòu));

B、 攪拌法;自轉(zhuǎn)或自轉(zhuǎn)加公轉(zhuǎn)(時(shí)間短,效果佳,但有可能損傷個(gè)別

材料的自身結(jié)構(gòu))。

1、攪拌槳對(duì)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(lái)對(duì)付分散難度大的材料或配料的初始階段;球形、齒輪形用于分散難度較低的狀態(tài),效果佳。

2、攪拌速度對(duì)分散速度的影響。一般說(shuō)來(lái)攪拌速度越高,分散速度越快,但對(duì)材料自身結(jié)構(gòu)和對(duì)設(shè)備的損傷就越大。[!--empirenews.page--]

3、濃度對(duì)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(dǎo)致材料的浪費(fèi)和漿料沉淀的加重。

4、濃度對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響。濃度越大,柔制強(qiáng)度越大,粘接強(qiáng)度

越大;濃度越低,粘接強(qiáng)度越小。

5、真空度對(duì)分散速度的影響。高真空度有利于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(duì)分散速度的影響。適宜的溫度下,漿料流動(dòng)性好、易分散。太熱漿料容易結(jié)皮,太冷漿料的流動(dòng)性將大打折扣。

l 稀釋。將漿料調(diào)整為合適的濃度,便于涂布。

1.1原料的預(yù)處理

(1) 鈷酸鋰:脫水。一般用120 oC常壓烘烤2小時(shí)左右。

(2) 導(dǎo)電劑:脫水。一般用200 oC常壓烘烤2小時(shí)左右。

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

(4) NMP:脫水。使用干燥分子篩脫水或采用特殊取料設(shè)施,直接使用。2.1.2物料球磨

a)將LiCoO2 Super-P倒入料桶,同時(shí)加入磨球(干料:磨球=1:1),在滾瓶及上進(jìn)行球磨,轉(zhuǎn)速控制在60rmp以上;

b)4小時(shí)結(jié)束,過(guò)篩分離出球磨;

1.3操作步驟

a) 將NMP倒入動(dòng)力混合機(jī)(100L)至80℃,稱取PVDF加入其中,開(kāi)機(jī);

參數(shù)設(shè)置:轉(zhuǎn)速25±2轉(zhuǎn)/分,攪拌115-125分鐘;

b) 接通冷卻系統(tǒng),將已經(jīng)磨號(hào)的正極干料平均分四次加入,每次間隔28-32分鐘,第三次加料視材料需要添加NMP,第四次加料后加入NMP;

動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置:轉(zhuǎn)速為20±2轉(zhuǎn)/分

c) 第四次加料30±2分鐘后進(jìn)行高速攪拌,時(shí)間為480±10分鐘;

動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置:公轉(zhuǎn)為30±2轉(zhuǎn)/分,自轉(zhuǎn)為25±2轉(zhuǎn)/分;

a) 真空混合:將動(dòng)力混合機(jī)接上真空,保持真空度為-0.09Mpa,攪拌30±2分鐘;

動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置:公轉(zhuǎn)為10±2分鐘,自轉(zhuǎn)為8±2轉(zhuǎn)/分

b) 取250-300毫升漿料,使用黏度計(jì)測(cè)量黏度;

測(cè)試條件:轉(zhuǎn)子號(hào)5,轉(zhuǎn)速12或30rpm,溫度范圍25℃;

c) 將正極料從動(dòng)力混合機(jī)中取出進(jìn)行膠體磨、過(guò)篩,同時(shí)在不銹鋼盆上貼上標(biāo)識(shí),與拉漿設(shè)備操作員交接后可流入拉漿作業(yè)工序。

1.4注意事項(xiàng)

a) 完成,清理機(jī)器設(shè)備及工作環(huán)境;

b) 操作機(jī)器時(shí),需注意安全,避免砸傷頭部。

2負(fù)極混料

2.1原料的預(yù)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(zhì),提高與水性粘合劑的相容能力,修圓石墨表面棱角(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(dāng)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(rùn)濕,再與粘合劑溶液混合。

(3) 應(yīng)適當(dāng)降低攪拌濃度,提高分散性。

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

(5) 攪拌過(guò)程如加入真空脫氣過(guò)程,排除氣體,促進(jìn)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(guān)內(nèi)容

★ 稀釋:將漿料調(diào)整為合適的濃度,便于涂布。

2.2物料球磨

a)將負(fù)極和Super-P倒入料桶同時(shí)加入球磨(干料:磨球=1:1.2)在滾瓶及上進(jìn)行球磨,轉(zhuǎn)速控制在60rmp以上;

b)4小時(shí)結(jié)束,過(guò)篩分離出球磨;

2.3操作步驟

a) 純凈水加熱至至80℃倒入動(dòng)力混合機(jī)(2L)

b)加CMC,攪拌60±2分鐘;

動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置:公轉(zhuǎn)為25±2分鐘,自轉(zhuǎn)為15±2轉(zhuǎn)/分;

c) 加入SBR和去離子水,攪拌60±2分鐘;

動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置:公轉(zhuǎn)為30±2分鐘,自轉(zhuǎn)為20±2轉(zhuǎn)/分;

d) 負(fù)極干料分四次平均順序加入,加料的同時(shí)加入純凈水,每次間隔28-32分鐘;

動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置:公轉(zhuǎn)為20±2轉(zhuǎn)/分,自轉(zhuǎn)為15±2轉(zhuǎn)/分;

e) 第四次加料30±2分鐘后進(jìn)行高速攪拌,時(shí)間為480±10分鐘;

動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置:公轉(zhuǎn)為30±2轉(zhuǎn)/分,自轉(zhuǎn)為25±2轉(zhuǎn)/分;

f) 真空混合:將動(dòng)力混合機(jī)接上真空,保持真空度為-0.09到0.10Mpa,攪拌30±2分鐘;

動(dòng)力混合機(jī)參數(shù)設(shè)置:公轉(zhuǎn)為10±2分鐘,自轉(zhuǎn)為8±2轉(zhuǎn)/分

g) 取500毫升漿料,使用黏度計(jì)測(cè)量黏度;

測(cè)試條件:轉(zhuǎn)子號(hào)5,轉(zhuǎn)速30rpm,溫度范圍25℃;

h) 將負(fù)極料從動(dòng)力混合機(jī)中取出進(jìn)行磨料、過(guò)篩,同時(shí)在不銹鋼盆上貼上標(biāo)識(shí),與拉漿設(shè)備操作員交接后可流入拉漿作業(yè)工序。

2.4注意事項(xiàng)

a) 完成,清理機(jī)器設(shè)備及工作環(huán)境;

b) 操作機(jī)器時(shí),需注意安全,避免砸傷頭部。

配料注意事項(xiàng):

1、 防止混入其它雜質(zhì);

2、 防止?jié){料飛濺;

3、 漿料的濃度(固含量)應(yīng)從高往低逐漸調(diào)整,以免增加麻煩;

4、 在攪拌的間歇過(guò)程中要注意刮邊和刮底,確保分散均勻;

5、 漿料不宜長(zhǎng)時(shí)間擱置,以免沉淀或均勻性降低;

6、 需烘烤的物料必須密封冷卻之后方可以加入,以免組分材料性質(zhì)變化;

7、 攪拌時(shí)間的長(zhǎng)短以設(shè)備性能、材料加入量為主;攪拌槳的使用以漿料分散難度進(jìn)行更換,無(wú)法更換的可將轉(zhuǎn)速由慢到快進(jìn)行調(diào)整,以免損傷設(shè)備;

8、 出料前對(duì)漿料進(jìn)行過(guò)篩,除去大顆粒以防涂布時(shí)造成斷帶;

9、 對(duì)配料人員要加強(qiáng)培訓(xùn),確保其掌握專業(yè)知識(shí),以免釀成大禍;

10、 配料的關(guān)鍵在于分散均勻,掌握該中心,其它方式可自行調(diào)整。

3.電池的制作

3.1 極?

尺寸

3.2 拉漿工藝

a) 集流體尺寸

正極(鋁箔),間歇涂布

負(fù)極(銅箔),間歇涂布

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) 正極拉漿后進(jìn)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(fù)極拉漿后進(jìn)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

電極

壓片后厚度(mm)

壓片后長(zhǎng)度(mm)

正極

0.125-0.145

362-365

負(fù)極

0.125-0.145

400-403

3.5配片方案

序號(hào)

正極重量(克)

負(fù)極重量(克)

備注

1

5.49-6.01

2.83-2.86

正極可以和重1-2個(gè)檔次的負(fù)極進(jìn)行配片

2

6.02-6.09

2.87-2.90

3

6.10-6.17

2.91-2.94

4

6.18-6.25

2.95-2.98

5

6.26-6.33

2.99-3.01

6

6.34-6.41

3.02-3.05

3.6極片烘烤

電極

溫度

時(shí)間(小時(shí))

真空度

正極

120±5

6-10

≦-0.09Mpa

負(fù)極

110±5

6-10

≦-0.09Mpa

備注:真空系統(tǒng)的真空度為-0.095-0.10Mpa

保護(hù)氣為高純氮?dú)猓瑲怏w氣壓大于0.5Mpa

3.7極耳制作

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(fù)極 鎳條直接用點(diǎn)焊機(jī)點(diǎn)焊,要求點(diǎn)焊數(shù)為8個(gè)點(diǎn)

鎳條右側(cè)與負(fù)極片右側(cè)對(duì)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

電池卷繞后,先在電芯底部貼上24mm的通明膠帶,再用壓平機(jī)冷壓2次;

3.11電芯入殼前要求

膠紙 鎳條。。。。

3.12裝殼

3.13負(fù)極極耳焊接

負(fù)極鎳條與鋼殼用點(diǎn)焊機(jī)焊接,要保證焊接強(qiáng)度,禁止虛焊

3.14激光焊接

仔細(xì)上號(hào)夾具,電池殼與上蓋配合良好后才能進(jìn)行焊接,注意避免出現(xiàn)焊偏

3.15電池真空烘烤

溫度

時(shí)間

真空度

80±5℃

16-22小時(shí)

≦-0.05Mpa

備注:

a) 真空系統(tǒng)的真空度為-0.095~0.10Mpa

b) 保護(hù)氣為高純氮?dú)猓瑲怏w氣壓大于0.5Mpa

c) 每小時(shí)抽一次真空注一次氮?dú)?

3.16 注液量:2.9±0.1g

注液房相對(duì)濕度:小于30%

溫度:20±5℃

封口膠布:寬紅色膠布。粘膠布時(shí)注意擦凈注液口的電解液

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(kāi)口化成工藝

a)恒流充電:40mA*4h 80mA*6h

電壓限制:4.00V

b)全檢電壓,電壓大于3.90V的電池進(jìn)行封口,電壓小于3.90V的電池接著用60mA恒流至3.90-4.00后封口,再打鋼珠;

c) 電池清洗,清洗劑為醋酸+酒精

3.17.2續(xù)化成制度

a) 恒流充電(400mA,4.20V,10min)

b) 休眠(2min)

c) 恒流充電(400mA,4.20V,100min)

d) 恒壓充電(4.20V,20mA,150min)

e) 休眠(30min)

f) 恒流放電(750mA,2.75V,80min)

g) 休眠(30min)

h) 恒流充電(750mA,3.80V,90min)

i) 恒壓充電(3.80V,20mA,150min)

當(dāng)從LiCoO2拿走XLi后,其結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變化,但是否發(fā)生變化取決于X的大小。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)X》0.5時(shí)Li1-XCoO2的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為極其不穩(wěn)定,會(huì)發(fā)生晶型癱塌,其外部表現(xiàn)為電芯的壓倒終結(jié)。所以電芯在使用過(guò)程中應(yīng)通過(guò)限制充電電壓來(lái)控制Li1-XCoO2中的X值,一般充電電壓不大于4.2V那么X小于0.5 ,這時(shí)Li1-XCoO2的晶型仍是穩(wěn)定的。負(fù)極C6其本身有自己的特點(diǎn),當(dāng)?shù)谝淮位珊螅龢OLiCoO2中的Li被充到負(fù)極C6中,當(dāng)放電時(shí)Li回到正極LiCoO2中,但化成之后必須有一部分Li留在負(fù)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(fù)極C6中,一般通過(guò)限制放電下限電壓來(lái)實(shí)現(xiàn):安全充電上限電壓≤4 .2V,放電下限電壓≥2.5V。

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