18650锂电池生产工艺设计2
两种锂电池生产工艺
两种锂电池生产工艺
一种锂电池生产工艺,容量分割供电法
容量分割供电法是一种新型的锂电池生产工艺,它把电池的内部能量分割为具有相同容量的电池组,每个电池组均由多个池单元组成,并通过独立的电路来分别供应电池组的电量。这种容量分割供电法,可以有效防止因单个电池容量受损而影响整体电池性能,提高电池利用率。
1、原理
容量分割供电法是把电池内部能量分割为多组等容量的电池组,每个电池组都由不同池单元组成,并有不同的电路来分别供应电池组的电量。该工艺可以有效地防止因单个池单元容量受损而影响整体电池性能,提高电池利用率,减少环境污染。
2、原料准备
原料准备是锂电池生产工艺的重要环节,需要根据要求选用不同的原料。要选用的原料包括电解液、锰电极、铝电极材料、电路板等,对其中锰电极和铝电极材料最为重要,需要经过多道工艺,按照标准精细加工,才能生产出符合要求的电池。
3、电解液配置
电解液配置是把按比例混合了电解液的原料经过搅拌配置出想要电解液,以达到锂电池制作的性能,一般电解液配置的步骤如下:
①首先,选择所需的电解液原料,按照比例混合;
流程及控制点
粉尘测试仪
1.注意检测粒径的选择; 2.测试的位置; 3.测试值为稳定后显示值; 4.测试的日常保养维护,及充电的 周期;
三、装配车间工序简介-卷绕
后称重
NG
不良排 出
后称重-前称重=注液量
注液 氮 废 气
海霸泵
电解液
三、装配车间工序简介-注液机
注意事项
不良影响
原材料确认:来料日期、时间、桶 循环性能差,容量低,安全性能差 号、批次、有进料合格标识;
注液量(不同型号电池,注液量标 CID翻转、起热、电芯内阻偏高,易过充,
准不同)
循环性能差,安全性能差
中心孔损坏
电芯短路
绝缘片漏放
无法保证正极与负极片完全隔离,从而 有安全隐患
短路测试:DC150V,500uA
漏判,会有发热、爆炸等安全隐患;
三、装配车间工序简介-滚槽 滚槽作用:形成槽路。
三、装配车间工序简介-滚槽
注意事项
不良影响
无法固定极芯,使电池内部松动,
抗振动性能差,或极芯受挤压
尺寸不合理 (上沿、外径、 内径、下沿)
极耳折弯反向 极组损伤,有破损、起皱现象 环境温湿度偏高
18650流程与控制点
6 单双面的对齐度≤1mm;
7 涂布外观无颗粒、划痕、拖尾、颗粒等不
良;
二、制片车间工序简介碾压
3.碾压
注意事项:
①碾压速度; ②碾压后极片厚度; ③极片外观:收卷整齐,极片 无结疤、断片、折皱、掉料不 良;
碾压机
二、制片车间工序简介-分切
4.分切
分切刀
分切机
二、制片车间制程简介-分切
注意事项:
电芯充电过程中,使正极脱出的锂离子无法找到对应的石墨嵌入,造成电芯 中有游离的锂离子在负极上堆积产生枝晶,枝晶刺穿隔膜造成内部短路而产 生安全隐患。
2.负极片与隔膜对齐度超出工艺 标准可能使负极片受到挤压变形, 极片上的负极料部分脱落,在充 电过程中电芯膨胀,粉料刺穿隔 膜导致正负极内部短路而产生安 全隐患;
18650流程及其控制点
三部品质王银城
一
18650锂电池生产流程
二
制片车间工序简介
三
装配车间工序简介
四பைடு நூலகம்
检测车间工序简介
五
电池生产过程中的关键控制点
一、18650锂电池生产流程
制片
投料 正极匀浆 正极涂布 正极碾压 正极分切
投料 负极匀浆 负极涂布 负极碾压 负极分切
装配
烘烤 卷绕 装载 入壳 点底焊 滚槽 注液
①不良标贴的位置及外漏长度; ②分切的宽度; ③极片分切毛刺≤8μm; ④掉料露箔:依制程检验标准; ⑤边缘卷极片波浪严重; ⑥环境粉尘、环境温湿度:见 〈环境控制工艺标准〉。
18650型三元锂离子电池的制备
18650型三元锂离子电池的制备
18650型三元锂离子电池是一种常见的充电式电池,具有高能量密度、长寿命、高循
环稳定性和低自放电率等优点,因此广泛应用于电动汽车、手机、笔记本电脑等领域。制
备一颗18650型三元锂离子电池需要经过多个步骤,包括电池背板的制备、正负极材料的
涂覆、堆叠、压实和封装等。
制备电池背板。电池背板由铝箔或铜箔制成,用于将正负极片固定在一起并传导电流。将铝箔或铜箔切割成适当的尺寸,并经过表面处理,去除氧化层,使其能与正负极材料良
好接触。
准备正负极材料。正极材料通常采用锂镍锰钴氧化物(NCM)或锂镍钴铝氧化物(NCA),负极材料采用石墨。正负极材料需要经过混合、烘干和研磨等工艺步骤,以获得均匀的粉末。
然后,正负极材料的涂覆。将正极材料和负极材料分别分散在适当的溶剂中,形成浆料。然后使用涂覆机将浆料均匀地涂覆在电池背板上,形成正负极片。正负极片需要经过
烘干和压榨等工艺步骤,以去除残余溶剂和增强电极的结构稳定性。
紧接着,正负极片的堆叠。将正负极片交错堆叠,并使用隔膜隔离,形成正负极片交
错的层叠结构。隔膜通常采用聚乙烯隔膜,具有良好的离子传导性能和保护性能。
然后,正负极片的压实。采用压榨机将正负极片堆叠后的电池芯进行压实,增强正负
极片与隔膜之间的接触,提高电池的电导率。压实后,将电池芯进一步经过加热和冷却等
步骤,以提高电池的结构稳定性和循环性能。
进行电池封装。将压实后的电池芯放入金属外壳中,并用密封垫圈将电池芯与外壳隔离,防止电池泄漏。然后,将电池外壳密封,形成完整的18650型三元锂离子电池。
18650圆柱电池设计要点
18650圆柱电池设计要点
众所周知,市场上主流的锂离子电池按照壳体类型和形状可分为三大类:软包、方形铝壳和圆柱。自从2015年国内新能源汽车开始火爆以来,动力锂离子电池也是迎来了少见的黄金期,当然这是和国家政策和补助直接关联的。究竟软包、方形铝壳和圆柱三种类型电池哪一种最适合动力汽车?事实上各有优点,且每家情况不一,所以是仁者见仁智者见智,讨论是没有结果和意义的。
后续我会分别对三种电池的一些重要的设计要点进行分析论述。本期我谈谈18650圆柱电池的工艺设计要点。
一、注液量:
一般来说,三元系18650 2.6-3.2Ah圆柱电池注液量在5-5.5g之间。具体注液量要看正负极材料的物理参数(比表面积、形貌、粒径分布)、卷绕松紧度、面密度、压实密度等。
如果注液量不足,会造成内部无法完全浸润,内阻偏大,循环次数少等。严重的会导致析锂进而发生危险;如果注液量过大,会造成内部空间不足(内压大)、容量衰减快、增加成本等。这里说一下,注液量大会造成容量衰减快是因为负极,特别是温度高和在充电过程中的时候,富裕游离态电解液会和活性较大负极锂碳化合物反应,消耗有效物质。
一般厂家确定注液量的方法是将卷绕好的电芯浸入电解液中,计算前后差重,再富余0.2-0.4g,最后即为最佳注液量。当然,此方法虽然简单可行,但严谨性不足。最好的方法是梯度注液量分别做电化
学性能实验,最终兼顾倍率、高低温、循环等。
具体的也要看电池的具体用途来确定合适注液量是比较科学的。
锰锂铁锂等原理基本类似。不赘述。
二、松紧度:
松紧度的计算是正极、负极、隔膜和卷针空隙的底面积总和除以圆柱电池内底面积。一般为88%-93%。
18650锂电池工艺流程
18650锂电池工艺流程
18650锂电池是一种充电池,由18650锂离子电池单元组成。
下面是18650锂电池的工艺流程。
第一步:制备正负极材料
首先,制备正负极材料。正极材料通常是由锂化合物(如LiCoO2、LiMn2O4)和导电剂(如碳黑)混合而成。负极材
料通常是由石墨和导电剂混合而成。正负极材料需要经过混合、研磨、成型等工艺步骤。
第二步:制备电解液
接下来,制备电解液。电解液通常由有机溶剂和锂盐组成。在制备过程中,需要控制好溶剂的种类和比例,以保证电解液具有合适的离子导电性能。
第三步:制备电解池
然后,制备电解池。电解池是一个由正极、负极和隔膜构成的组件。正负极材料需要涂覆在铝箔和铜箔上,并通过连接片与导线相连。隔膜通常是由聚乙烯或聚丙烯等材料制成,它起到隔离正负极的作用。
第四步:装配
接下来进行装配工艺。首先,将电解池组装到18650电池壳中,并密封好。然后,对电解池进行真空封装,以确保电池内部不受外界气体和湿气的影响。最后,将电池壳与正负极连接片相连,形成一个完整的电池。
第五步:充电和放电测试
装配完成后,对电池进行充电和放电测试。这些测试可以检查电池的容量、电压和循环寿命等参数,以确保电池的品质符合规定标准。同时也可以排除产品中存在的潜在缺陷。
第六步:封装和贴标签
通过封装和贴标签的工艺,将电池打包成成品。这个过程通常包括将电池包装在塑料封装体中,并贴上标签以标明电池的容量、型号和生产日期等信息。
以上就是18650锂电池的工艺流程。通过以上步骤,18650锂电池可以顺利地生产出来,并用于各种电子设备中,如手机、笔记本电脑、电动车等。制造过程中需要严格控制材料和工艺的质量,以确保最终产品的性能和安全性。
18650锂电池的生产制作流程
18650锂电池的生产制作流程
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18650型三元锂离子电池的制备
18650型三元锂离子电池的制备
三元锂离子电池是一种高能量密度、高稳定性、长循环寿命的锂离子电池,由于其优
越的性能在电动汽车、电动工具、移动电子设备等领域得到了广泛的应用。其主要优势在
于能够提供更长的续航里程和更短的充电时间。18650型三元锂离子电池作为目前应用最
广泛的一种电池,其制备工艺也是相对成熟的。今天我们就来探讨一下18650型三元锂离
子电池的制备过程。
18650型三元锂离子电池的制备过程可以分为正极材料的制备、负极材料的制备、电
解液的配制以及电池组装等几个主要步骤。
正极材料的制备是首要的一步。目前主要采用的正极材料是镍钴锰酸锂(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)。NCM正极材料的制备一般是通过溶胶凝胶法、共沉淀法、固相法等多种方法进行。以溶胶凝胶法为例,首先要将镍盐、锰盐和钴盐按一定的摩尔比混合溶解于水中,形成金属离子溶液。然后通过加入螯合剂和碱性沉淀剂将金属离子沉淀成氢氧化物的方法
进行沉淀,再通过干燥、焙烧等过程得到NCM正极材料。
负极材料的制备也是非常关键的一步。目前主要采用的负极材料是石墨烯和石墨。石
墨烯负极材料的制备一般是通过化学气相沉积法、机械剥离法等多种方法进行。以化学气
相沉积法为例,首先要在金属基底上利用化学气相沉积装置将气态的碳源(如甲烷)引入,在催化剂的作用下形成石墨烯薄膜。
电解液的配制也是电池制备过程中不可或缺的一环。电解液一般由溶剂、锂盐和添加
剂组成。其中最常用的溶剂是碳酸酯类溶剂,锂盐则是锂盐类化合物,添加剂包括电解质
添加剂和溶剂添加剂。电解液的主要作用是提供锂离子导电通道,以便锂离子在正负极材
18650型三元锂离子电池的制备
18650型三元锂离子电池的制备
三元锂离子电池是一种高性能、高能量密度的电池,在电动汽车、手机、笔记本电脑
等领域得到广泛应用。而在制备三元锂离子电池中,18650型的电池是一种常见的规格。
本文将介绍18650型三元锂离子电池的制备过程。
制备18650型三元锂离子电池需要准备一系列的原材料和设备。原材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜等。正极材料通常采用锂镍钴锰氧化物,负极材料采用石墨或硅
负极材料,电解液为碳酸酯类溶液,隔膜为聚丙烯薄膜。设备方面需要有涂布机、滚压机、套筒机、包装机等。
首先正极材料和负极材料需要进行制备。正极材料一般是以锂镍钴锰氧化物为基础,
通过混合、搅拌、煅烧等多道工艺制备而成。而负极材料一般采用石墨或硅负极材料,同
样需要经过多道工艺进行制备。这两种材料的制备需要保证材料的纯度和颗粒的均匀性,
以确保电池的性能和循环寿命。
接下来是正负极材料的涂布。将正极材料和负极材料分别通过涂布机进行涂布到铝箔
和铜箔的基片上,然后通过滚压机进行加工,使得正负极材料与金属基片紧密结合,并且
具有一定的厚度和密度,以提高电极的电导率和电化学性能。
然后是电解液的制备。电解液一般由碳酸酯类溶液组成,其中包含了锂盐和一定的添
加剂,以提高电池的安全性和循环寿命。电解液的制备需要控制好溶液的浓度和纯度,以
及添加剂的用量,确保电解液具有良好的电导率和稳定性。
随后是电池的组装。将涂布好的正负极片与隔膜层一起堆叠,然后通过套筒机进行辊压,形成电芯的结构。需要将电芯与导电片、绝缘片和外壳等组件进行装配,形成一个完
锂电池的制造流程与工艺
锂电池的制造流程与工艺
锂电池的制造流程与工艺主要包括以下几个步骤:
1. 步骤一:选择原材料。制造锂电池的主要原材料包括锂盐、电极材料和电解质等。这些原材料需要经过筛选和采购。
2. 步骤二:制备电极材料。电极材料主要由活性物质、导电剂和粘结剂等组成。制备电极材料的工艺包括混合、分散、超声处理、混炼等步骤。
3. 步骤三:涂布电极片。将制备好的电极材料涂布在铝箔或铜箔等导电基底上,形成电极片。这一步需要使用涂布机将电极材料均匀地涂布在基底上。
4. 步骤四:制备隔膜。隔膜是电池正负极之间的隔离层,可以防止短路和电解液的混合。一般采用聚丙烯膜作为隔膜材料,制备工艺包括涂布和干燥等步骤。
5. 步骤五:制备电解液。将锂盐和有机溶剂等原材料按一定比例混合,并进行过滤和去气处理,制备出电解液。
6. 步骤六:装配电池。将电解液注入电池壳体中,然后将电极片、隔膜等按照一定的顺序叠放起来,形成电池堆叠。最后使用机械设备将电池密封。
7. 步骤七:充电和测试。对于新制造的电池,需要进行充电和测试,以确保其性能符合要求。这一步包括初次充电、循环充
放电测试等。
8. 步骤八:包装和出厂。经过测试的电池会进行包装,然后送至仓库存储,待发货。
以上是锂电池的制造流程与工艺的一般步骤,其中具体的工艺参数和步骤可能因不同型号的锂电池而有所不同。
锂电池生产工艺2篇
锂电池生产工艺2篇
锂电池生产工艺1
随着移动设备、新能源汽车和储能系统的普及,锂电池
作为一种高能量密度、长寿命、环保的电池成为了主流。在锂电池生产过程中,最常见的是锂离子电池,其生产过程可分为四步:正极活性材料制备、负极活性材料制备、电极片制备和电池组装。
正极活性材料制备是锂电池生产的第一步,它的质量对
锂电池的性能有着很大的影响。主要生产方法有高温固相法、化学共沉淀法、溶胶凝胶法和电化学沉积法等。高温固相法的生产成本低,但是对材料的要求较高;化学共沉淀法是一种常用的生产方法,但是有机物浸没过程中有些难把握,最后产物的纯度也不高;溶胶凝胶法成本高、周期长,但是可以得到非晶结构的材料;电化学沉积法的缺点是电极材料种类较少。
负极活性材料制备是锂电池生产的第二步。负极材料一
般是石墨为主,用碳黑或纳米导电剂改善性能。负极活性材料制备主要有机械球磨法、化学还原法、物理氧化石墨法和化学氧化石墨法等。机械球磨法提高了材料的比表面积,但是会使石墨中的不纯物质变多;化学还原法适用性较广,但是还原度的控制难度较大;物理氧化石墨法要求原料质量高,成本较高;化学氧化石墨法的成本低,操作简单,但需要较长的时间。
电极片制备是锂电池生产中的第三步。将负极活性材料
和正极活性材料涂布到电极片的两侧,再在中间放置隔膜,形成电极片。电极片制备分为单面涂布和双面涂布两种方式,单
面涂布的成本低,但是容易导致电极片短路,而双面涂布可以提高电池的容量,减小内阻,但是成本也更高一些。
电池组装是锂电池生产的最后一步,将正负极电极片和
隔膜一起组装成一整个电池。电池组装过程需要特别注意安全问题,避免出现短路、渗漏导致的意外情况。组装过程中需要进行充电和放电电性测试,同时也需要注意温度和湿度的控制,以创造良好的环境。
锂电池生产工艺及流程
锂电池生产工艺及流程
锂电池是一种使用锂离子嵌入和脱嵌金属电极之间的化学反应来储存和释放化学能的电池。它由正极、负极、电解质和隔膜组成。
锂电池的生产工艺如下:
1. 正极材料制备:正极材料通常是由锂金属氧化物和导电剂组成的混合物。首先,将锂金属氧化物和导电剂混合,然后通过高温煅烧,使其形成晶体结构。
2. 负极材料制备:负极材料通常是由石墨和导电剂组成的混合物。首先,将石墨和导电剂混合,然后通过混合、研磨和压制等工艺制成片状。
3. 电解液准备:电解液通常由有机溶剂和锂盐组成。首先,将有机溶剂和锂盐混合,然后通过滤纸过滤,去除杂质。
4. 组装:将正极、负极和隔膜按照一定的层次顺序叠加起来,并加入电解液。然后,将叠加好的电极组件密封在容器中。
5. 充电:将密封好的电池组件连接到充电装置上,通过充电,使锂离子从正极移动到负极,形成锂金属。
6. 放电:将充好电的电池组件连接到负载上,通过放电,使锂金属重新嵌入到正极中,释放化学能。
整个生产流程主要包括制备电极材料、调配电解液、组装和电池性能测试等过程。生产过程中需要严格控制温度、湿度和压力等条件,以确保产品质量和安全性。
锂电池生产工艺及流程的优化可以提高电池的性能和寿命,降低成本,同时减少对环境的影响。随着技术的发展,锂电池的生产工艺将不断改进,以满足市场需求。
18650型三元锂离子电池的制备
18650型三元锂离子电池的制备
三元锂离子电池,又称锂离子电池(Lib),是一种新型的高能量储能电池。由锂离子正极材料(如锂钴氧化物、锂镍锰钴氧化物等)、锂离子负极材料(如石墨、石墨烯等)以及锂盐溶液电解液构成。18650型三元锂离子电池是一种常见的锂离子电池,其直径为18mm,高度为65mm,是电子产品、电动车等领域常用的储能设备。
在本文中,我们将重点介绍18650型三元锂离子电池的制备过程,包括正负极材料的制备、电解液的制备以及电池的组装工艺等内容,希望对该领域的研究人员有所帮助。
一、正负极材料的制备
正极材料是锂离子电池中的重要组成部分,其主要功能是储存和释放锂离子。常见的正极材料有锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍锰钴氧化物(LiNiMnCoO2)等。这些材料通常是通过固相合成方法制备而成。
将锂盐(如碳酸锂、氢氧化锂等)与金属氧化物(如钴酸、镍酸、锰酸等)按照一定的摩尔比混合,并加入一定量的粘结剂和导电剂。然后将混合物在高温下进行煅烧,使金属氧化物与锂盐发生反应生成所需的正极材料。将煅烧后的正极材料进行粉碎、造粒、干燥等处理工艺,得到最终的正极材料。
化学气相沉积法是通过将碳源气体(如甲烷、乙烷等)与氢气在一定温度下进行化学反应,生成石墨或石墨烯薄片,然后将薄片沉积到导电基底上,形成负极材料。机械研磨法则是通过将天然石墨矿石或石墨烯进行机械研磨,得到所需粒度的石墨或石墨烯粉末,然后将其处理成导电浆料,用于负极材料的制备。
二、电解液的制备
电解液是锂离子电池中的导电介质,其主要功能是提供锂离子的传输通道。18650型三元锂离子电池的电解液通常是由碳酸酯类溶剂(如丙酮腈、丙酮、乙烯碳酸酯等)和锂盐(如六氟磷酸锂、三氟化硼锂等)按一定比例混合而成。
锂电池的生产工艺流程
锂电池的生产工艺流程
锂电池的生产工艺流程一般包括原材料准备、电池制造和质量检测三个主要环节。
首先是原材料准备。锂电池的主要原材料包括正负极材料、电解质和隔膜。正极材料一般采用氧化钴、氧化镍等,而负极材料则采用石墨等。电解质主要是聚合物电解质或无机电解质。隔膜是用来分隔正负极并防止短路的重要部分。在原材料准备阶段,需要对这些原材料进行筛选、研磨、配料等步骤,确保原材料的质量和性能符合要求。
接下来是电池制造。首先需要对正负极材料进行压片,将其制成一定形状和尺寸的片状电极。然后,将电极与隔膜以及电解质一起叠合,形成电池的结构。接着,通过涂覆、滚压等工艺将电极片与隔膜牢固地粘结在一起。完成电极组装后,再通过卷绕、叠层等步骤将电极组装成电芯。最后,将电芯置于壳体中,并进行密封和包装,制成锂电池产品。
最后是质量检测。锂电池在生产过程中需要进行多个环节的质量检测,以确保产品的安全性和性能稳定。这包括对原材料的检测、电极的成品检验以及最终产品的整体质量控制。检测内容主要包括电压、容量、内阻、循环寿命等参数的测试,以及外观检查等。只有通过质量检测的电池才能进行下一步的包装和销售。
总的来说,锂电池的生产工艺流程涉及原材料准备、电池制造和质量检测三个主要环节。通过科学精细的工艺控制和质量检
测,可以保证生产出安全可靠且性能稳定的锂电池产品,为各行业提供可靠的电源支持。
18650电池制造工艺与关键点!
作者:一气贯长空
【干货】18650电池制造工艺与关键点!
18650是指电池的外形规格,其中:18表示直径为18mm,65表示长度为65mm,0表示圆柱形电池,是最早、最成熟、最稳定的锂离子电池型号,其具有制造自动化水平高、电池一致性好、单体能量密度高、散热性好等优点。以18650圆柱形锂离子电池为例,揭示锂电池制造工艺流程,分析各流程的管控要点及其对电池电性能的影响,为锂离子电池应用提供重要的参考。
一、锂离子电池
1. 1锂离子电池工作原理
锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成,依靠Li+在正极和负极之间移动来工作。充电时Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态; 放电时则
相反。以钴酸锂为正极,石墨为负极的锂电池为例,充电时的化学反应公式如下:
1. 2 锂离子电池结构
锂离子电池主要由正极、负极、膈膜和电解液四大主材组成。同时,一颗完整的18650圆柱形锂离子电芯还包括正负极引线、上下绝缘片、盖板及外钢壳等辅材,其结构如图1所示。
图1 18650圆柱形锂离子电池结构
二、锂离子电池制造工艺与管控点
锂离子电池的制造工艺复杂,工序众多,任何一个环节出现失误都将影响锂离子电芯的性能或带来安全问题,因此,只有严格管控每一道制造工序,才能制造出性能优异和安全有保障的合格电芯。文中以18650圆柱形锂离子电池为例,详细介绍电池的制造工艺并说明每一道制造工序
18650锂电池生产工艺设计
18650锂电芯诞生全过程揭秘(图)
2014-12-01 10:47:42来源:充电头
导读:18650是目前最常见的锂电封装方式,无论是当下最流行的三元材料,还是国家力推的磷酸铁锂,以及尚未普及的钛酸锂,均有18650的规格。18650型电芯,采用Cylindrical圆柱形封装方式,这种电芯直径18mm,长度65mm,广泛应用于充电宝、电动车、笔记本、强光手电筒等领域。
OFweek锂电网讯:锂电池是目前数码领域使用最多的电池。其最突出的优点是能量密度高,适用于非常注重体积、便携的数码产品。同时,相对于以往的干电池,锂离子电池可以循环利用,在环保方面也有优势。锂离子电池的正负极材料都可以吸收、释放锂离子。但是锂离子在正极和负极中的化学势能有所不同。负极中的锂离子化学势能高,正极中的锂离子化学势能低。锂离子放电时,负极中存储的锂离子释放出来,被正极所吸收。由于负极中锂离子的化学势能高于正极,这部分势能差就以电能的形式释放出来。充电过程则是上述过程的逆转,将正极中的锂离子释放到负极中。由于这种锂离子在正负极中的来回迁移,锂离子电池又被称为摇椅电池。
18650是目前最常见的锂电封装方式,无论是当下最流行的三元材料,还是国家力推的磷酸铁锂,以及尚未普及的钛酸锂,均有18650的规格。18650型电芯,采用Cylindrical圆柱形封装方式,这种电芯直径18mm,长度65mm,广泛应用于充电宝、电动车、笔记本、强光手电筒等领域,这类封装的好处是规格统一,方便自动化、规模化生产,具有机械强度高、耐冲击性强、良品率高等特点;此外还有Prismatic方形软包封装,常见于手机和平板电脑,这类封装最直接的好处是轻薄,体积小,便携。
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18650锂电芯诞生全过程揭秘(图)
2014-12-01 10:47:42来源:充电头
导读: 18650是目前最常见的锂电封装方式,无论是当下最流行的三元材料,还是国家力推的磷酸铁锂,以及尚未普及的钛酸锂,均有18650的规格。18650型电芯,采用Cylindrical圆柱形封装方式,这种电芯直径18mm,长度65mm,广泛应用于充电宝、电动车、笔记本、强光手电筒等领域。
OFweek锂电网讯:锂电池是目前数码领域使用最多的电池。其最突出的优点是能量密度高,适用于非常注重体积、便携的数码产品。同时,相对于以往的干电池,锂离子电池可以循环利用,在环保方面也有优势。锂离子电池的正负极材料都可以吸收、释放锂离子。但是锂离子在正极和负极中的化学势能有所不同。负极中的锂离子化学势能高,正极中的锂离子化学势能低。锂离子放电时,负极中存储的锂离子释放出来,被正极所吸收。由于负极中锂离子的化学势能高于正极,这部分势能差就以电能的形式释放出来。充电过程则是上述过程的逆转,将正极中的锂离子释放到负极中。由于这种锂离子在正负极中的来回迁移,锂离子电池又被称为摇椅电池。
18650是目前最常见的锂电封装方式,无论是当下最流行的三元材料,还是国家力推的磷酸铁锂,以及尚未普及的钛酸锂,均有18650的规格。18650型电芯,采用Cylindrical圆柱形封装方式,这种电芯直径18mm,长度65mm,广泛应用于充电宝、电动车、笔记本、强光手电筒等领域,这类封装的好处是规格统一,方便自动化、规模化生产,具有机械强度高、耐冲击性强、良品率高等特点;此外还有Prismatic方形软包封装,常见于手机和平板电脑,这类封装最直接的好处是轻薄,体积小,便携。
在笔记本电脑时代,18650电芯还只是数码产品的幕后英雄。随着智能手机和平板等智能设备的普及,移动电源成为了人们出行必不可少的装备,18650也得以开始从幕后走向前台,被大众所熟知。那么,看似简单的18650电芯是如何诞生?它有什么秘密呢?接下来,让我们一起去探索它的诞生过程。近日笔者有幸进入东莞一家电芯厂拜访学习,将从涂布、组装、测试三方面图文并茂,为大家介绍18650电芯的诞生过程。
电芯的生产过程一:涂布
进入生产车间之前,需要戴上口罩和鞋套,避免吸入粉尘和产生静电。首先从涂布工艺了解起,这道工序中可以看到大卷的铜箔(黄色)和铝箔(银色)。铝箔,是用来涂布镍钴锰NCM三元材料;反之,铜箔是用来涂布负极活性材料石墨;其中白色的为隔膜。全球锂电池隔膜主要被Asahi、Celgard、SK、toray、W-SCOP等厂商占据,这些国外企业把持了近70%的市场份额。而中国隔膜企业所占的市场份额约30%,锂电池隔膜自主国产化正在不断突破。电芯的容量,是根据这些配方的调配比例面积得来。
一整卷涂布完成的正负极材料宽约126mm,接下来还需要裁剪成宽度约18mm的7小卷,每卷都会均匀分成若干段,每一段代表一颗电芯所需的用料。据电芯厂工程师徐工介绍,目前三元正极材料每吨售价为12万元,每吨材料可以用于生产5万只电芯;当前电芯产能日均50万只,需要用到10吨三元正极材料,光这一项开支每日就需要60万元。
自动化的机器将每段打上镍带和绝缘耐高温的麦拉片(Mylar),下一步进行5个级别的称重,分别是偏重、A1、A2、A3、偏轻。这个跟CPU晶圆挑选一样,同一批切割工艺,也会出现不同体质,根据不同体质再分出对应容量,配对出货。
电芯的生产过程二:组装
这家电芯厂分为三栋楼,其中一栋三层是生产线,另外两栋是办公室和宿舍。生产线一楼涂布、二楼组装、三楼测试。参观完一楼后,进入二楼的组装环节。
分类好的正极和负极,将在这里完成全自动卷包,白色的材质是隔膜。电芯这样还不能正常工作,需要加入电解液作为媒介,让正负极发生化学反应,锂离子才能够在正负极之间迁移,产生电荷离子输出能量锂电池才能进行充放电。自动化卷包好后直接滚落在了流水线上,进入下一个组装步骤装入钢壳。
钢壳是一体冲压成型,厚度不足1mm,因此对钢材强度质量要求很高,这家电芯厂选用的是进口韩钢材料。
这一步将负极极耳与钢壳底部通过点焊的方式连接。该厂采用了日系Miyachi激光点焊机,确保了点焊精度和产品质量。点焊机无法焊接钢壳底部,组装小妹的手中有一个铜钉,先从预留的小洞插入底部,然后放入点焊机,咔嚓一下,负极就打好镍带与钢壳底部连接好了。
电解液在密封箱充满惰性气体氩气的手套箱中内注入,密封箱手套内氧气浓度必须低于10ppm(接近无氧真空环境),防止电极氧化。电解液氩气通过循环净化装置输入密封箱,装置里头有催化剂和还原剂氢气,通过氢氧反应生成水可以把氧气除去。同时,装置中的干燥剂吸收水分,保证箱内气氛的干燥。
注入电解液后的电芯,已经通过激光焊接将盖帽与钢壳连为一体。一排排整齐有序的堆放着,整装待发。
一只新的电芯就这样诞生了。每一只电芯都需要穿上按容量分类的“新衣服”PVC套管。
不同的容量对应了不同的PVC封套,这里我们看到了绿、蓝、粉等多个色,丰富的外观颜色增添了电芯时尚感。
电芯的生产过程三:首次充电和测试
电芯在注入电解液后,实际上还没有存上电,而且此时正负极表面的状态也没有达到稳定,必须通过首次充电才能够正常使用,这种首次充电称之为“化成”。首次充电时需要充入额外的电量,用来在电极表面产生保护膜,这层保护膜正是锂离子电池低自放电的奥秘所在。同时,保护膜的性质也影响电池的性能和寿命。因此,化成工艺十分重要。化成采用分容柜完成。
电芯是化学品,为了保障使用安全和寿命,在出厂前需要做好配对按盒分装,每盒200只。确保三个一致性:容量一致、内阻一致、电压一致。如此方能正常出厂,否则把被打入冷宫,沦为B级、C级电芯。
第一个测试,容量。为了确保容量测试的准确性,该厂采购了行业领先的贝尔全自动分容柜,满足每日上万只的分容需求。新诞生的电芯,需要做5个循环老化测试,把不能工作或者容量有偏差的挑选出来。依据国家标准GB/T18287-2013《移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范》,按照0.2C充放电测试。以合适的电流充电至4.20V截止(高压版本需要充到4.30V或4.35V),静置一段时间(15min以上)使电池温度接近室温且电池内极化基本消散。测试采用0.2C放电至2.75V终止电压,达到所标注的容量,才算合格。这里的C是一个倍率单位,以2600mAh电芯放电为例,0.2C则为520mA放电。
第二个测试,内阻。现在电芯厂都配有内阻自动筛选机器,可流水线筛选。18650三元材料,内阻在70毫欧以内,都算合格品;低于30毫欧的算是特挑极品了。如果是磷酸铁锂或者钛酸锂,内阻能做到20毫欧以内。
第三个测试,电压。同一装箱里面的电芯电压3.7V±0.05,方便多节并联或者串联使用下,整箱抽出使用。每一箱的电芯都做过三个一致性配对,因此不推荐跨箱使用,这也是国际上通用的方法。
除了一致性测试,每一个批次的电芯还需要抽查完成撞击、震动、穿刺等数十项破坏性测试,杜绝隐患,确保每一个批次品质最佳。