锂电池生产流程简述

文摘   科学   2024-07-25 07:27   河北  

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磷酸铁锂动力电池是一种使用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。相比于传统的锂离子电池,它具有更长的循环寿命、更好的安全性以及更低的成本,但能量密度相对较低,这意味着在相同体积或重量下,它可能无法存储与镍钴锰酸锂(NCM)或镍钴铝酸锂(NCA)电池同等的能量。磷酸铁锂电池广泛应用于电动汽车、储能系统及各种便携式电子设备中。

磷酸铁锂电池的生产流程是一个复杂而精密的过程,主要包分为以下几个阶段:

一、配料

磷酸铁锂、锰酸锂、导电浆料、PVDF 经精确计量后投入正极配料搅拌机,随后加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)。项目整个搅拌过程为全密闭搅拌,搅拌均匀后为浆状的阳极物质。负极材料石墨、导电炭黑、CMC、SBR、去离子水经精确计量后按顺序投入负极配料搅拌机,密闭搅拌均匀后制成浆状的负极物质。

生产过程中正极、负极各种粉料称量、投加等转移过程均为设备全自动投料,管道接口直接与原材料包装口连接,自动吸入原料进入搅拌机,搅拌机为密闭搅拌机。搅拌过程均为物理机械过程,不改变原有物料化学物质结构,不发生化学反应。

锂电产业链

二、涂布

将制备好的正负极浆料加入涂布机料斗中,涂布机涂浆轮通过刀口间隙使浆料均匀的分布在涂浆轮上,然后通过辊涂将浆料涂覆在传动轮的基料上,再将浆料按设定尺寸分别均匀的涂在各自的集电体上(负极集电体为铝箔,正极集电体为铜箔),浆料涂覆后再进行电烘干。负极涂布烘干去除制浆过程中加入的大量的水分,烘干干燥温度约为90℃。正极烘干温度约为120℃,去除制浆过程中吸入的溶剂(NMP)。

三、制片

用辊压机对已涂布烘干卷料进行压实以降低极片厚度,提高电池体积利用率,用分条机将正负极板、隔离膜根据不同规格的电池要求切断成相应的极片尺寸,采用全自动制片卷绕一体机将分切出来的极片冲压成型,形成带有极耳的极片。

四、卷绕

将正负极片和外购隔膜按照负极片隔膜正极片自上而下顺序放好经全自动制片卷绕一体机卷绕制成电池电芯。

五、入壳:使用全自动入壳装配线把电芯装入钢壳内。

六、点焊

将极耳焊接到钢壳的底部内壁上。焊接方式为点焊,使用全自动入壳装配线中自带的储能点焊机进行焊接。点焊原理为利用工频交流电经整流器整流后流向电容器充电,被存储的电能再经焊接变压器放电转换成低电压的、能量比较集中稳定的脉冲电流,通过被焊工件的接触点产生电阻热把金属熔接。

七、加绝缘片:利用全自动滚槽装配线在电芯的上端加上绝缘PTC垫片,并测试短路值。

八、滚槽:利用全自动滚槽装配线在钢壳指定位置滚一个定位槽,为后期封口制作平台并固定卷芯不晃动。

九、超声波焊接

把盖帽焊接在正极极耳上,连接正极端。焊接方式为超声波焊接,超声波焊接为由发生器产生20KHz(或15KHz)的高压、高频信号,通过换能系统,把信号转换为高频机械振动,加于工件上,通过工件表面及在分子间的磨擦而使传递到接口的温度升高,当温度达到此工件本身的熔点时,使工件接口迅速熔化,继而填充于接口间的空隙,当震动停止,工件同时在一定的压力下冷却定形,便达成完美。

十、真空烘烤:将电池雏形放入高真空烤箱机组内,在85±5℃、-0.09Mpa条件下烘烤一段时间,去除电池雏形在制作过程中吸入的微量水分。

十一、注液

注液工序采取全封闭形式,在注液机内完成。注液是一道非常重要的工序,它是将电解液注到电芯内部,为锂离子传输提供载体,其注液量会直接影响到电池的品质。注液需要在真空环境下进行,温度控制≤30℃,相对湿度≤1%,真空度≤-98KPa,通过注液针注液到电芯内部将组装后的电池通过注液机进行注液,注液材料为成品电解液。电解液的成分为:碳酸乙烯酯 20-50%、碳酸甲乙酯 20-50%、碳酸二甲酯 20-50%、六氟磷酸锂 10-30%、添加剂<10%。将烘干好的电池放入密封干燥的手套箱内,摆在注液夹具上,电池通过注液机通过密闭管道分五次进行注液,并分十次进行抽真空加压,使电解液逐渐渗透,并对电池进行称重,保证注液量,完成自动注液合盖帽。注液机工作时,采用真空泵将电池壳里面的空气抽出,真空泵抽真空后再注液,注完液后,回常压,断开真空管,使用封口机封口。

电池结构

十二、封口:用封口机将电芯封装,隔绝内部物质泄漏,外部物质入侵。

十三、套膜:利用全自动包装线清洁设备将电芯表面烘干,烘干后在电芯表面套装上热缩管,防止生锈。

十四、活化:将电芯搁置在恒定温度条件下,加速电解液浸润吸收。

十五、化成:化成是注液后电池的首次充放电,通过化成可对电池正阳极活性物质进行激活。

十六、分选:利用分选机测试电芯的电压内阻,剔除不良品。

十七、老化:测试好电芯搁置在恒定温度条件下,加速内部电位平衡。

十八、分选:利用分选机测试电芯的电压内阻。

十九、分容:测试电芯的容量值。

二十、老化:测试好电芯搁置在恒定温度条件下,加速内部电位平衡。

二十一、分选:利用分选机测试电芯的电压内阻。

二十二、包装入库:成品电池按照要求入库。


电池生产流程图

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