锂电池用正负极集流体的类别及工艺
详细的动力电池生产工艺
锂离子电池原理及工艺流程一、原理1.0 正极构造LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体(铝箔)正极2.0 负极构造石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体(铜箔)负极3.0工作原理3.1 充电过程如上图一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达负极,与早就跑过来的电子结合在一起。
正极上发生的反应为LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)负极上发生的反应为6C+XLi++Xe=====LixC63.2 电池放电过程放电有恒流放电和恒阻放电,恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻,恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。
由此可知,只要负极上的电子不能从负极跑到正极,电池就不会放电。
电子和Li+都是同时行动的,方向相同但路不同,放电时,电子从负极经过电子导体跑到正极,锂离子Li+从负极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达正极,与早就跑过来的电子结合在一起。
二、工艺流程三、电池不良项目及成因:1.容量低产生原因:a. 附料量偏少;b. 极片两面附料量相差较大;c. 极片断裂;d. 电解液少;e. 电解液电导率低;f. 正极与负极配片未配好;g. 隔膜孔隙率小; h. 胶粘剂老化→附料脱落; i.卷芯超厚(未烘干或电解液未渗透)j. 分容时未充满电; k. 正负极材料比容量小。
2.内阻高产生原因:a. 负极片与极耳虚焊;b. 正极片与极耳虚焊;c. 正极耳与盖帽虚焊;d. 负极耳与壳虚焊;e. 铆钉与压板接触内阻大;f. 正极未加导电剂;g. 电解液没有锂盐; h. 电池曾经发生短路; i. 隔膜纸孔隙率小。
3.电压低产生原因:a. 副反应(电解液分解;正极有杂质;有水);b. 未化成好(SEI膜未形成安全);c. 客户的线路板漏电(指客户加工后送回的电芯);d. 客户未按要求点焊(客户加工后的电芯);e. 毛刺;f. 微短路;g. 负极产生枝晶。
锂电池复合集流体专题研究
锂电池复合集流体专题研究第一章复合集流体介绍电池集流体基本原理集流体的功能:1.承载性,自身承载正负极活性物质;2.传导性,在充放电过程中,将正负极电流输入给活性物质,也将活性物质产生的电流汇集输出。
一般而言,在锂电池集流体中,正极通常使用铝箔,负极使用铜箔,原因在于:正极电位较高,负极电位较低。
铜箔在较高电位时容易被氧化,故主要用于负极集流体,厚度通常为6-12um,目前以6um厚度为主。
铝箔在较低电位时腐蚀问题严重,因此主要用于正极集流体,厚度通常为10um-16um,目前以12um厚度为主。
集流体的趋势——轻薄化增效当下,铝箔厚度通常为10um,更低可达到8um;铜箔厚度通常为6um,更低可达到4.5um;质量占比方面铜箔约占9%,铝箔约占7%;成本占比方面,以动力电池的三元5系为例,铝箔成本占比为1.3%,铜箔成本占比7.8%;以磷酸铁锂为例,铝箔成本占比1.7%,铜箔成本占比近10%;集流体轻薄化主要带来:1.降低电池的材料成本;2.通过减薄和减重从而提升电池能量密度,相较8um锂电铜箔,采用6um/4.5um锂电铜箔分别可提升锂电池5%/9%的能量密度。
复合集流体:符合降本增效趋势由于铜箔需要保持一定机械强度,因此集流体不可能无限减薄,同时集流体减薄将提升加工环节的成本。
复合集流体为新的技术路径,通过在高分子材料层材料两侧镀一定厚度的铜层,形成“三明治”型的复合结构,目前复合集流体中采用的高分子层厚度一般约4um,上下两层铜层厚度各1um,合计约6um。
中间层选用高分子材料,可选择PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PI(聚酰亚胺)。
复合集流体通过高分子材料的替代部分金属材料,可显著降低集流体的材料成本和重量。
复合集流体:高安全性——防止刺穿隔膜,减少热失控复合集流体可有效防止热失控。
复合集流体金属层较薄,因铜箔而产生的毛刺尺寸小,并因为高分子材料层作为绝缘材料会发生断路效应,故而刺穿的隔膜的可能性低,因而可有效防止电池自燃。
锂电池负极集流体
锂电池负极集流体
锂电池负极集流体是指用于锂离子电池负极导电集流的一种涂
覆材料。
它通常由碳粉、导电剂、粘合剂和溶剂等组成,可以提高锂离子电池的导电性能和循环寿命。
锂电池负极集流体的作用是将锂离子电池负极上的碳粉均匀涂覆,形成连续的导电层,从而增加负极的导电性和稳定性。
同时,锂电池负极集流体还能改善锂离子电池的耐久性和安全性,减少电池内部的电化学反应和电极松动等问题。
锂电池负极集流体的制备方法和配方会根据具体应用要求而有所不同,但一般来说,它需要经过筛选、混合、均质、涂覆等多个工艺步骤才能制备完成。
目前,锂电池负极集流体已经广泛应用于锂离子电池、电动工具、电动车等领域,成为了现代电力储存技术的重要组成部分。
- 1 -。
锂离子电池极片模切工艺简介
(4)尺寸不满足要求极片分切机是按电池规格,对经过辊压的电池极片进行分切,要求分切极片尺寸精 度高等。卷绕电池设计时,隔膜要包裹住负极避免正负极极片之间直接接触形成短路,负极要包裹住正 极避免充电时正极的锂离子没有负极活物质接纳出现析锂,一般地,负极和隔膜、负极和正极的尺寸差 为2-3mm,而且随着比能量要求提高,这个尺寸差还不断减小。因此,极片尺寸精度要求越来越高,否 则电池会出现严重的品质问题。
能 所能 可
尽
创造
Sherk
常见问题分析
现象 原因分析 解决方案
极耳残留和边缘掉料 刀模更换不及时 设设备刀模及时更换
能 所能 可
尽
创造
Sherk
常见问题分析
现象 原因分析 解决方案
负极极耳内折
模切时未打加强筋
负极铜箔有较强柔韧性,不打加强筋容易出现卷绕内折
能 所能 可
尽
创造
Sherk
层会有裸露现象。随着动力电池容
量越来越大,对电池极片要求也越
来越高,这样的产品缺陷会给产品
带来安全隐患
图7单面涂层的负极在激光作用下极片厚度 方向的铜成分和温度分布
可 能 图8切边问题:露金属箔和切屑异所物能
尽
创造
Sherk
模切设备
锂电池极片分切工序特点
极片分切的主要缺陷极片分切断面典型形貌图,断裂面涂层主要颗粒之间相互剥离断裂,而集流体发 生塑性切断和撕裂。当极片涂层压实密度增大,颗粒之间的结合力增强时,极片涂层部分颗粒也出现被 切断的情况。极片分切中存在的主要缺陷包括以下几种: (1)毛刺毛刺,特别是金属毛刺对锂电池的危害巨大,尺寸较大的金属毛刺直接刺穿隔膜,导致正负极 之间短路。而极片分切工艺是锂离子电池制造工艺中毛刺产生的主要过程。即为极片分切产生的金属毛 刺的典型形貌,极片在分切时形成了集流体毛刺,尺寸达到100μm以上。通过切刀倒角、刀具侧向压力 以及收放卷张力的调节来控制毛刺的数量和尺寸。
锂离子电池基本原理配方及工艺流程
锂离⼦电池基本原理配⽅及⼯艺流程锂离⼦电池原理及⼯艺流程⼀、原理1.0 正极构造LiCoO2+ 导电剂+ 粘合剂(PVDF) + 集流体(铝箔)正极2.0 负极构造⽯墨+ 导电剂+ 增稠剂(CMC) + 粘结剂(SBR) + 集流体(铜箔)负极3.0⼯作原理3.1 充电过程:⼀个电源给电池充电,此时正极上的电⼦e从通过外部电路跑到负极上,正锂离⼦Li+从正极“跳进”电解液⾥,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的⼩洞,“游泳”到达负极,与早就跑过来的电⼦结合在⼀起。
负极上发⽣的反应为6C + xLi++ x e?→Li x C63.2 电池放电过程放电有恒流放电和恒阻放电,恒流放电其实是在外电路加⼀个可以随电压变化⽽变化的可变电阻,恒阻放电的实质都是在电池正负极加⼀个电阻让电⼦通过。
由此可知,只要负极上的电⼦不能从负极跑到正极,电池就不会放电。
电⼦和Li+都是同时⾏动的,⽅向相同但路不同,放电时,电⼦从负极经过电⼦导体跑到正极,锂离⼦Li+从负极“跳进”电解液⾥,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的⼩洞,“游泳”到达正极,与早就跑过来的电⼦结合在⼀起。
3.3 充放电特性电芯正极采⽤LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2,其中LiCoO2本是⼀种层结构很稳定的晶型,但当从LiCoO2拿⾛x个Li离⼦后,其结构可能发⽣变化,但是否发⽣变化取决于x的⼤⼩。
通过研究发现当x > 0.5时,Li1-x CoO2的结构表现为极其不稳定,会发⽣晶型瘫塌,其外部表现为电芯的压倒终结。
所以电芯在使⽤过程中应通过限制充电电压来控制Li1-X CoO2中的x值,⼀般充电电压不⼤于4.2V那么x⼩于0.5 ,这时Li1-X CoO2的晶型仍是稳定的。
负极C6其本⾝有⾃⼰的特点,当第⼀次化成后,正极LiCoO2中的Li被充到负极C6中,当放电时Li回到正极LiCoO2中,但化成之后必须有⼀部分Li留在负极C6中⼼,以保证下次充放电Li的正常嵌⼊,否则电芯的压倒很短,为了保证有⼀部分Li留在负极C6中,⼀般通过限制放电下限电压来实现:安全充电上限电压≤ 4.2V,放电下限电压≥ 2.5V。
动力锂电池生产工艺流程
动力锂电池生产工艺流程1.正负极材料的准备:正极材料一般采用锂铁磷酸盐(LiFePO4)或锂镍钴锰酸盐(NCM)等,负极材料一般为石墨或石墨烯。
这些材料需要通过混合、球磨等工艺进行制备。
2.材料混合和粉碎:正极材料和负极材料需要进行混合,通常使用球磨机来达到均匀混合的效果。
球磨过程中,材料会逐渐变成微米级的颗粒。
3.涂布:将经过混合和粉碎的材料加入到有机溶剂中,形成均匀的浆料。
然后将浆料涂布在铝箔或铜箔上,形成正负极片。
涂布过程需要控制浆料的浓度、涂布速度等参数。
4.干燥:涂布完成后,正负极片需要经过干燥过程。
干燥的目的是去除溶剂,使正负极片中的固态材料得以固定。
常用的干燥方式有自然干燥、烘箱干燥等。
5.卷绕:将正负极片与隔膜(一般为聚丙烯或聚乙烯)进行卷绕,形成电芯的结构。
在卷绕过程中需要控制卷绕紧度和层数,确保电芯结构的稳定性和均匀性。
6.涂胶:将电芯进行涂胶处理,以增强电芯的结构强度和耐水性。
涂胶过程一般使用热熔胶或胶粘剂。
7.切割:将长卷绕的电芯切割成适当的长度,形成单个电芯的结构。
切割过程需要精确控制长度和位置,以保证电芯的一致性和充放电特性。
8.组装:将切割好的电芯安装到电池壳体中,并与连接器相连。
组装过程是将正负极分别与锂盐电解液相连,形成闭合的电池体系。
组装过程中需要保持环境洁净,以防止污染和损坏。
9.充放电测试和质检:组装完成后,对电池进行充放电测试,以测试和验证其性能。
同时,还进行外观检查、电气性能测试、容量测试等质量检查。
10.包装和封装:通过包装和封装,将生产好的电池产品进行整理、包装和标识,以便存储和运输。
常见的包装方式有盒装、瓶装或袋装等。
以上是动力锂电池生产的主要工艺流程,每个工序都需要严格控制参数和操作,以确保电池的性能和安全性。
随着技术的不断进步,锂电池生产工艺也在不断改进,以满足市场对高性能、高安全性和环保的要求。
干货学习,锂电池正负极集流体
干货学习!锂电池正负极集流体众所周知组成锂离子电池的四大主要部分是正极材料、负极材料、隔离膜和电解液。
但是,除了主要的四大部分外,用来存放正负极材料的集流体也是锂电池的重要组成部分。
今天我们就来聊聊锂电池正负极集流体材料。
一.集流体基本信息对于锂离子电池来说,通常使用的正极集流体是铝箔,负极集流体是铜箔,为了保证集流体在电池内部稳定性,二者纯度都要求在98%以上。
随着锂电技术的不断发展,无论是用于数码产品的锂电池还是电动汽车的电池,我们都希望电池的能量密度尽量高,电池的重量越来越轻,而在集流体这块最主要就是降低集流体的厚度和重量,从直观上来减少电池的体积和重量。
1锂电用铜铝箔厚度要求随着近些年锂电迅猛发展,锂电池用集流体发展也很快。
正极铝箔由前几年的16um降低到14um,再到12um,现在已经不少电池生产厂家已经量产使用10um的铝箔,甚至用到8um。
而负极用铜箔,由于本身铜箔柔韧性较好,其厚度由之前12um降低到10um,再到8um,到目前有很大部分电池厂家量产用6um,以及部分厂家正在开发的5um/4um都是有可能使用的。
由于锂电池对于使用的铜铝箔纯度要求高,材料的密度基本在同一水平,随着开发厚度的降低,其面密度也相应降低,电池的重量自然也是越来越小,符合我们对于锂电池的需求。
2锂电用铜铝箔表面粗糙度要求对于集流体,除了其厚度重量对锂电池有影响外,集流体表面性能对电池的生产及性能也有较大的影响。
尤其是负极集流体,由于制备技术的缺陷,市场上的铜箔以单面毛、双面毛、双面粗化品种为主。
这种两面结构不对称导致负极两面涂层接触电阻不对称,进而使两面负极容量不能均匀释放;同时,两面不对称也引发负极涂层粘结强度不一致,是的两面负极涂层充放电循环寿命严重失衡,进而加快电池容量的衰减。
同理,正极铝箔也尽量向双面对称结构发展,但是目前受到铝箔制备工艺的影响,主要还是用单面光铝箔。
由于铝箔基本都是由厚度较大的铝锭轧制而成,在轧制过程中需要控制铝锭与轧辊的接触,所以一般都会对铝箔表面进行添加润滑剂,来保护铝锭和轧辊,而表面的润滑剂对电池极片有一定的影响,因此,对铝箔来说,表面除润滑剂也是关键因素。
锂电池用6微米超薄双面光电解铜箔工艺分析
锂电池用6微米超薄双面光电解铜箔工艺分析
锂电池是一种新兴的高能量密度电池,它具有轻量化、长寿命、环保等优点,已经逐渐成为各种电子设备、电动汽车等领域的首选电池。
其中,锂离子电池的正负电极主要采用超薄双面光电解铜箔作为电极集流体,因其表面具有细密的孔隙,能够大大增加电极材料与电解液之间的接口面积,提高电极的电化学反应效率。
在锂电池生产中,双面光电解铜箔的制备工艺越来越受到关注。
与传统单面光电解铜箔相比,双面光电解铜箔可以提高电池的能量密度、降低电极的内阻,并且可以大大减少电极材料的损耗。
其中,双面光电解铜箔的工艺技术对于电池性能具有重要的影响。
目前,6微米超薄双面光电解铜箔是最为常见的电极集流体。
其工艺分为以下几个步骤:
1. 预处理:将电解铜箔放入去离子水中反复清洗,以去除表面的杂质和氧化层。
2. 精密轧制:将预处理后的铜箔放入精密轧机中,逐渐压缩并拉长,使其厚度达到6微米以下,提高其导电性和表面平滑度。
3. 化学腐蚀:采用化学腐蚀方法,在铜箔表面形成一层均匀的光电解层,该层可以提高铜箔的电化学反应效率,并可以增加其表面面积。
5. 清洗和干燥:将电极集流体放入去离子水中进行清洗,使其表面干净无尘。
然后再将其放入干燥箱中进行干燥处理。
总之,6微米超薄双面光电解铜箔工艺是锂电池生产中至关重要的一步,对电池的性能和品质具有重要影响。
随着科技的发展,制备工艺将不断完善,这也将推动锂电池技术的不断创新和进步。
导电集流体 负极材料
导电集流体负极材料
导电集流体在锂离子电池中起到至关重要的作用,特别是在负极材料上。
导电集流体是电池电极中导电元件的集合体,用于收集和传输电流。
在负极材料上,导电集流体充当负极电子流的收集与传输体,导电性能是集流体的首要要求,很大程度影响了锂电池的内阻及循环性能。
常用的锂离子电池负极集流体材料包括石墨、硅和铜箔等。
石墨具有良好的导电性和可循环使用性,是锂离子电池中最常用的负极材料。
硅作为一种高容量负极材料,近年来受到了广泛关注,因为它具有比容量高的特点,可以提高锂离子电池的能量密度和容量。
而铜箔作为锂电池负极材料的载体与集流体,具有优良的导电性、导热性、机械加工性、制造技术成熟和成本优势等特点,是锂电池负极集流体的首选。
此外,随着锂电池向高能量密度、高安全性方向发展,铜箔也在朝着更薄、微孔、高抗拉强度和高延伸率方向发展。
为了得到更高性能的锂电池,导电集流体应与活性物质充分接触,且内阻应尽可能小。
以上内容仅供参考,如需更多信息,建议查阅电池相关文献或咨询电池专家。
关于锂离子电池用铜箔
为什么负极要用铜/镍箔而正极要用铝箔呢?1.采用两者做集流体都是因为两者导电性好,质地比较软(可能这也会有利于粘结),也相对常见比较廉价,同时两者表面都能形成一层氧化物保护膜。
2. 铜/镍表面氧化层属于半导体,电子导通,氧化层太厚,阻抗较大;而铝表面氧化层氧化铝属绝缘体,氧化层不能导电,但由于其很薄,通过隧道效应实现电子电导,若氧化层较厚,铝箔导电性级差,甚至绝缘。
一般集流体在使用前最好要经过表面清洗,一方面洗去油污,同时可除去厚氧化层。
3.正极电位高,铝薄氧化层非常致密,可防止集流体氧化。
而铜/镍箔氧化层较疏松些,为防止其氧化,电位比较低较好,同时Li难与Cu/镍在低电位下形成嵌锂合金,但是若铜/镍表面大量氧化,在稍高电位下Li会与氧化铜/镍发生嵌锂发应。
而铝箔不能用作负极,低电位下会发生LiAl合金化。
4.集流体要求成分纯。
Al的成分不纯会导致表面膜不致密而发生点腐蚀,更甚由于表面膜的破坏导致生成LiAl合金负极集流体不能用铝箔的,要用铜箔。
正极用铝箔。
原因在于:1、采用两者做集流体都是因为两者导电性好,质地比较软(可能这也会有利于粘结),也相对常见比较廉价,同时两者表面都能形成一层氧化物保护膜。
2、铜表面氧化层属于半导体,电子导通,氧化层太厚,阻抗较大;而铝表面氧化层氧化铝属绝缘体,氧化层不能导电,但由于其很薄,通过隧道效应实现电子电导,若氧化层较厚,铝箔导电性级差,甚至绝缘。
一般集流体在使用前最好要经过表面清洗,一方面洗去油污,同时可除去厚氧化层。
3、正极电位高,铝箔氧化层非常致密,可防止集流体氧化。
而铜箔氧化层较疏松些,为防止其氧化,电位比较低较好,同时Li难与Cu在低电位下形成嵌锂合金,但是若铜表面大量氧化,在稍高电位下Li会与氧化铜发生嵌锂发应。
AL箔不能用作负极,低电位下会发生LiAl合金化。
4、集流体要求成分纯。
AL的成分不纯会导致表面膜不致密而发生点腐蚀,更甚由于表面膜的破坏导致生成LiAl合金。
锂电池原理及工艺流程
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1 锂离子电池原理及工艺流程 一、 原理 1.0 正极构造 LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体(铝箔) 正极 2.0 负极构造 石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体(铜箔) 负极 3.0 工作原理 3.1 充电过程 如上图一个电源给电池充电,此时正极上的电子 e 从通过外部电路跑到负极上,正锂离子 Li+ 从正极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达负极,与早就跑过来的 电子结合在一起。
正极上发生的反应为 LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子) 负极上发生的反应为 6C+XLi++Xe=====LixC6 3.2 电池放电过程 放电有恒流放电和恒阻放电, 恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变 电阻,恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。
由此可知,只要负极上的 电子不能从负极跑到正极,电池就不会放电。
电子和 Li+都是同时行动的,方向相同但路不 同, 放电时, 电子从负极经过电子导体跑到正极, 锂离子 Li+从负极“跳进”电解液里, “爬过” 隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达正极,与早就跑过来的电子结合在一起。
二、 工艺流程 1、 基本工作原理 1) 、正极反应: LiCoO2 ===== Li1-xCoO2 + x Li+ + xe2) 、负极反应: 6C + x Li+ + xe- ===== LixC6 3) 、电池反应:LiCoO2 + 6C ====== Li1-xCoO2 + LixC6 4) 、电池的电动势: (1) 、定义:在没有电流的情况下,电池正、负极两端的电位差。
(2) 、影响因素:由电极材料决定,不受其它任何辅助材料影响。
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主要包括原材料制备、电极制备、电池组装、充放电测试等步骤。
下面将详细介绍锂电池的生产工艺流程。
一、原材料制备1. 正负极材料制备:——正极材料制备:首先将锂镍钴锰酸盐与导电剂、黏合剂、液态聚合物等混合,形成正极混合物。
然后通过糊状滚轧、压片、预烘等工艺制备成正极片。
最后将正极片切割成正极片片段。
——负极材料制备:将石墨与黏合剂、导电剂等混合制备成负极浆料。
然后通过涂布工艺将负极浆料涂布在铜箔上,形成负极片。
最后将负极片切割成负极片片段。
2. 电解液制备:——电解液是锂电池中的重要组分,一般由锂盐、有机溶剂和添加剂组成。
首先将锂盐与有机溶剂按一定的比例混合,并辅助加热使得锂盐溶解。
然后加入适量的添加剂,如抑制剂、过电位剂等。
3. 隔膜制备:——隔膜一般由聚丙烯或聚乙烯制成。
制备流程包括溶解聚丙烯或聚乙烯,将溶解的聚合物溶液浸透进无纺布或纤维布,经过流延工艺,然后经过干燥、加热等步骤制得隔膜。
二、电极制备1. 正负极叠层:——首先将正负极片片段与集流体层叠在一起,形成正负极叠片。
——集流体是导电的金属箔片,可以将正负极材料与电池内部的电解液连接起来。
2. 滚压:——将正负极叠片通过滚压工艺进行滚压,使得正负极材料与集流体紧密结合,并压实为一定的厚度。
三、电池组装1. 成型:——将滚压好的正负极叠片进行成型,包括切割为指定形状、尺寸的片段。
2. 组装:——将正负极片段与隔膜层叠组装在一起,形成一定数量的电芯。
3. 封装:——将电芯放入壳体中,并在壳体上密封,形成密封的电芯。
四、充放电测试1. 充电测试:——对生产好的电芯进行充电测试,包括设定充电电流、电压等参数,并对电芯的充电性能进行测试和评估。
2. 放电测试:——对充满电的电芯进行放电测试,包括设定放电电流、电压等参数,并对电芯的放电性能进行测试和评估。
以上就是锂电池的生产工艺流程。
锂电池的生产工艺流程严格控制每个环节的工艺参数和质量要求,以确保生产的锂电池具有高性能和良好的安全性能。
正极集流体生产工艺
正极集流体生产工艺
正极集流体是一种广泛应用于锂离子电池及其他电化学能源储存装置中的关键
组成部分。
它通常由金属箔、网格或薄膜等材料制成,用于收集和导电正极材料中的电流。
正极集流体的生产工艺涉及多个步骤和技术,下面将为您简要介绍其中的几个关键工艺。
1. 材料准备:生产正极集流体的首要步骤是准备所需的材料。
这包括选择合适
的金属箔、网格或薄膜等材料,并进行切割、清洁等预处理工序,以确保其表面光洁度和化学纯度。
2. 导电涂层:在制备的金属箔、网格或薄膜上施加导电涂层。
导电涂层可以使
用导电浆料、碳纳米管、导电聚合物等材料制备,以提高正极集流体的导电性能和接触面积。
3. 干燥和固化:导电涂层完成后,需要将其进行干燥和固化,以确保涂层与基
底材料之间的结合牢固,并且涂层本身具有足够的稳定性和耐久性。
4. 制备正极材料:在正极集流体的制备过程中,还需要准备正极材料。
正极材
料通常是一种复合材料,由活性材料、导电剂、粘结剂等组成。
制备正极材料涉及混合、搅拌、烘干和成型等步骤。
5. 包覆和组装:正极材料通常需要包覆在正极集流体上,以提高其稳定性和保
护性能。
包覆材料可以是聚合物、陶瓷等,其目的是防止正极材料与电解液直接接触,并防止电池内部发生副反应。
完成包覆后,正极集流体就可以进行电池组装的下一步,如与负极集流体、隔膜和电解液的组装等。
以上是正极集流体生产工艺的一般步骤,具体的工艺细节会因不同的电池类型
和应用而有所变化。
同样重要的是,在生产过程中,质量控制和检测是必不可少的,以确保正极集流体的质量和性能符合规定要求。
锂离子电池集流体功能化改性研究进展
锂离子电池集流体功能化改性研究进展作者:贾亚峰尚玉明王莉李建军何向明来源:《新材料产业》2016年第07期随着时代的发展,锂离子电池在应用市场上不断拓展。
人们对电池的大功率充放电、高安全性以及较长使用寿命提出了更高的要求。
集流体即锂离子电池中正负极所使用的箔材,自2010年以来,对集流体进行功能化涂层改性成为一种提高电池性能的有效途径。
一些制造企业,如德国汉高集团(简称“德国汉高”)、日本昭和电工株式会社(简称“日本昭和电工”)、上海中兴派能能源科技有限公司(简称“上海中兴派能”)等企业开发出了涂炭铝箔,这些功能化改性的集流体在一定程度上改善了电池的性能。
不同碳材料形成的功能化集流体对电池性能的提升程度也有所不同,本文将首先对集流体进行介绍,然后并对各种涂层功能化改性集流体的研究发展进行介绍,并进行简要评论。
一、集流体简介锂离子电池中,集流体指的是电池正极或负极用于附着活性物质的基体金属。
一般铝箔作为正极集流体,铜箔作为负极集流体。
集流体与活性材料相接触,起到将活性材料产生的电流汇集,对外进行大电流输出的作用。
由此可知,集流体和活性材料接触情况的优劣是影响电池充放电性能的重要因素。
锂离子电池正负极示意图见图1所示。
电池正极组成:①正极集流体:铝箔;②正极物质:活性物质、导电剂、粘结剂;③正极极耳:铝带。
电池负极组成:①负极集流体:铜箔;②负极物质:活性物质、粘结剂;③负极极耳:镍带。
事实表明,集流体作为锂离子电池中的重要组成部分,对电池电化学性能的发挥有着重要的作用。
二、应用现状1.集流体类别铝箔主要以轧制的方法制备而成,其分类方法主要是按照杂质种类及含量分类,锂电用铝箔主要有1系、3系和8系铝箔,分别是工业纯铝、铝锰系及铝与其他不常见元素。
2.铝箔制备工艺流程铝箔制备工艺流程图见图2所示。
铝箔生产主要是通过将铝箔胚料经过多次轧制多次热处理轧制成需要的厚度。
在这个过程中主要有粗轧和精轧2道工序,精轧后会对铝箔进行表面处理,最后将铝箔分切成锂电厂家需要的宽度和长度,在这个过程中也需要很好的控制铝箔的张力。
锂电池生产工序完全手册,一文全讲明白了
锂电池生产工序完全手册,一文全讲明白了锂离子电池是一个复杂的体系,包含了正极、负极、隔膜、电解液、集流体和粘结剂、导电剂等,涉及的反应包括正负极的电化学反应、锂离子传导和电子传导,以及热量的扩散等。
锂电池的生产工艺流程较长,生产过程中涉及有 50 多道工序。
锂电池按照形态可分为圆柱电池、方形电池和软包电池等,其生产工艺有一定差异,但整体上可将锂电制造流程划分为前段工序(极片制造)、中段工序(电芯合成)、后段工序(化成封装)。
由于锂离子电池的安全性能要求很高,因此在电池制造过程中对锂电设备的精度、稳定性和自动化水平都有极高的要求。
锂电设备是将正负极材料、隔膜材料、电解液等原料通过有序工艺,进行制造生产的工艺装备,锂电设备对锂电池性能和成本有重大影响,是决定因素之一。
按照不同工艺流程可将锂电设备分为前段设备、中段设备、后段设备,在锂电产线中,前段、中段、后段设备的价值占比约为4:3:3。
锂电池制造流程机器设备前段工序的生产目标是完成(正、负)极片的制造。
前段工序主要流程有:搅拌、涂布、辊压、分切、制片、模切,所涉及的设备主要包括:搅拌机、涂布机、辊压机、分条机、制片机、模切机等。
浆料搅拌(所用设备:真空搅拌机)是将正、负极固态电池材料混合均匀后加入溶剂搅拌成浆状。
浆料搅拌是前段工序的始点,是完成后续涂布、辊压等工艺的前序基础。
搅拌流程图涂布(所用设备:涂布机)是将搅拌后的浆料均匀涂覆在金属箔片上并烘干制成正、负极片。
作为前段工序的核心环节,涂布工序的执行质量深刻影响着成品电池的一致性、安全性、寿命周期,所以涂布机是前段工序中价值最高的设备。
转移式涂布机原理挤压式涂布机原理辊压(所用设备:辊压机)是将涂布后的极片进一步压实,从而提高电池的能量密度。
辊压后极片的平整程度会直接影响后序分切工艺加工效果,而极片活性物质的均匀程度也会间接影响电芯性能。
辊压机原理分切(所用设备:分条机)是将较宽的整卷极片连续纵切成若干所需宽度的窄片。
锂电池的工艺流程
锂电池的工艺流程
锂电池的工艺流程通常包括以下几个步骤:
1. 正负极材料制备:制备正负极活性材料,通常采用化学合成、固相反应或湿法制备等方法。
2. 正负极材料涂布:将正负极活性材料以及导电剂、粘结剂等混合成浆糊,通过涂覆工艺将其均匀地涂布在隔膜上。
涂布可以采用刮涂、喷涂、浸涂等方式。
3. 制备电解液:制备锂盐溶液作为电解质,常见的锂盐包括氟化锂、磷酸锂等。
电解液还可能添加一些添加剂,以提高电池的性能。
4. 组装:将正负极材料涂布的隔膜叠放在一起,形成电极片。
同时,将正负极与导电片或集流体连接,并在电极片之间注入电解液,形成电池芯。
5. 包装:将电池芯与电池管理系统、保护电路等组装在一起,通常使用铝塑复合膜或金属壳体进行包装。
包装过程中可能还会填充一些绝缘材料或填料,以提高电池的安全性能。
6. 测试与质检:对已组装的锂电池进行性能测试和质量检查,以确保其满足规定的标准和要求。
7. 储存与配送:将通过测试和质检的锂电池进行储存和配送,根据需求进行分装、包装和标识等工作。
需要注意的是,不同类型的锂电池(如锂离子电池、锂聚合物电池等)在制备工艺上可能存在一些差异。
此外,以上仅为典型的锂电池工艺流程,具体的生产过程还可能根据不同厂商和产品的要求有所不同。
锂电池正负极生产工艺流程
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复合集流体电池
复合集流体电池
复合集流体电池是一种可重复充放电的锂金属电池,它的正极和
负极由不同的材料组成,通过将它们串联在一起来制造。
这种电池具
有更高的能量密度和更长的使用寿命,因此被认为是未来锂金属电池
的发展方向之一。
复合集流体电池的正极通常由锂合金和过渡金属组成,如钴酸锂、镍酸锂、三元材料和磷酸铁锂等,而负极则通常由碳材料制成。
这两
种材料通过复合在一起,形成具有较高比能量的电池。
为了提高电池的性能,复合集流体电池还具有集流体层,其中充
满了气体,以提高电池容量和电化学效率。
这种电池还具有保护气体
和冷却系统,以保持电池温度稳定,并防止过充和过放等错误充电和
放电行为。
复合集流体电池的制造过程通常比较复杂,需要使用先进的加工
技术和材料科学。
目前,一些研究人员正在探索更多的这种电池设计,以进一步提高其性能和可持续性。
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众所周知组成锂离子电池的四大主要部分是正极材料、负极材料、隔离膜和电解液。
但是,除了主要的四大部分外,用来存放正负极材料的集流体也是锂电池的重要组成部分。
今天我们就来聊聊锂电池正负极集流体材料。
一.集流体基本信息
对于锂离子电池来说,通常使用的正极集流体是铝箔,负极集流体是铜箔,为了保证集流体在电池内部稳定性,二者纯度都要求在98%以上。
随着锂电技术的不断发展,无论是用于数码产品的锂电池还是电动汽车的电池,我们都希望电池的能量密度尽量高,电池的重量越来越轻,而在集流体这块最主要就是降低集流体的厚度和重量,从直观上来减少电池的体积和重量。
1
锂电用铜铝箔厚度要求
随着近些年锂电迅猛发展,锂电池用集流体发展也很快。
正极铝箔由前几年的16um降低到14um,再到12um,现在已经不少电池生产厂家已经量产使用10um
的铝箔,甚至用到8um。
而负极用铜箔,由于本身铜箔柔韧性较好,其厚度由之前12um降低到10um,再到8um,到目前有很大部分电池厂家量产用6um,以及部分厂家正在开发的5um/4um都是有可能使用的。
由于锂电池对于使用的铜铝箔纯度要求高,材料的密度基本在同一水平,随着开发厚度的降低,其面密度也相应降低,电池的重量自然也是越来越小,符合我们对于锂电池的需求。
2
锂电用铜铝箔表面粗糙度要求
对于集流体,除了其厚度重量对锂电池有影响外,集流体表面性能对电池的生产及性能也有较大的影响。
尤其是负极集流体,由于制备技术的缺陷,市场上的铜箔以单面毛、双面毛、双面粗化品种为主。
这种两面结构不对称导致负极两面涂层接触电阻不对称,进而使两面负极容量不能均匀释放;同时,两面不对称也引发负极涂层粘结强度不一致,是的两面负极涂层充放电循环寿命严重失衡,进而加快电池容量的衰减。
同理,正极铝箔也尽量向双面对称结构发展,但是目前受到铝箔制备工艺的影响,主要还是用单面光铝
箔。
由于铝箔基本都是由厚度较大的铝锭轧制而成,在轧制过程中需要控制铝锭与轧辊的接触,所以一般都会对铝箔表面进行添加润滑剂,来保护铝锭和轧辊,而表面的润滑剂对电池极片有一定的影响,因此,对铝箔来说,表面除润滑剂也是关键因素。
3
为什么负极用铜箔,正极用铝箔?
一是铜铝箔导电性好,质地软,价格便宜。
我们都知道,锂电池工作原理是将化学能转化为电能的一种电化学装置,那么在这个过程中,我们需要一种介质把化学能转化的电能传递出来,这里就需要导电的材料。
而在普通材料中,金属材料是导电性最好的材料而在金属材料里价格便宜导电性又好的就是铜箔和铝箔。
同时,在锂电池中,我们主要有卷绕和叠片两种加工方式。
相对于卷绕来说,需要用于制备电池的极片具有一定的柔软性,才能保证极片在卷绕时不发生脆断等问题,而的金属材料中,铜铝箔也是质地较软的金属。
最后就是考虑电池制备成本,相对来说,铜铝箔价格相对便宜,世界上铜和铝元素资源丰富。