锂离子电池制作及常见问题解析

电动汽车系统总成
四探针法测试极片面电阻
关于扩散系数与功率性能
* 施思齐等.锂离子电池中的物理问题及其研究进展[J], 物理, 2004,03: 182-185.
UPS电源箱(3U)-环宇赛尔
330 35
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常见问题
1、零低压 2、电池厚度变化 3、电池爆炸
正常电池解析
Cathode
Anode
Separator
零压电池解析
Cathode
Anode
Separator
电池厚度变化
长度延伸
厚度反弹
制浆
涂布与干燥
辊压
烘烤
叠片/卷绕装配
极片膨胀
厚度随嵌锂度变化
电芯烘烤
注液搁置
化成/分容
老化
电池热失控、爆炸 电池的爆炸机理因使用条件的不同 而存在差异： (1)当电池加热到100℃左右时 SEI膜开始分解，放出的热量加热 了电池，促使负极与溶剂的反应、 正极的热分解反应、正极与电解液 的反应依次进行，放出大量的热导 致电池燃烧、爆炸； (2)电池过充时，从正极溢出的过量的锂离子与溶剂反应，放出的热量加热电池， 促发金属锂与溶剂，嵌锂碳与溶剂反应，产生大量的热与气体导致电池爆炸； (3)短路、针刺、撞击等情况下的爆炸是由于电流通过瞬间，超电势、欧姆极化 产生大量的热，使电池局部加热到正极热分解的温度，由正极热分解产生的热量 导致电池的爆炸。
碾压
用对辊辊压机将涂浆正、负极板上的物料压实，厚度均匀。使活性物质与 集流体接触紧密，减小电子的移动距离，降低极片的厚度，增加装填量， 提高电池体积的利用率，从而提高电池的能量密度。
控制厚度
压实密度
常用正极材料的压实密度
控制厚度
ຫໍສະໝຸດ Baidu
压实密度
负极石墨的压实密度一般为1.5g/cm3左右
模切 电池极片的冲切成形(带极耳)，用于叠片机的前道工序，速度快，提供物 料是卷料，出来的是盒装的极片。 模切机有专门的放卷纠偏装置、极片缓存装置、驱动装置、极片行进纠偏 装置、冲切装置、PET膜收放卷装置。
配组 原则：正负极相匹配（重量、容量）
负极 正极
正极
负极
叠片
隔膜主动放卷，经过渡轮及张力机构，引入垛台；垛台带动隔膜前后往复移 动，以放置极片；吸盘分别将正、负极片从左右两个料盒中取出，经精确定 位后叠放在垛台上；叠片完成后，自动收尾，贴付终止胶带
超声焊、铆接、极组包扎、入壳过程
1. 双极组并联 2. 极耳连接采用铆接（可能会造 成点接触）
密度
粘度
细度
涂布
Line master Tension pickup
Support Bar
EPC
EPC
涂布区面积 小圆片重量
面密度 极片容量
设备及原理：
转移式涂布，靠调整刮刀与辊之间的间距 来控制涂布的厚度。问题：精度、拖尾等。
挤压式涂布，通过精密计量泵将浆料，恒 压输送至超精密加工而成的挤压涂布模头， 经模头内部腔体的流延作用，使缝口直线 上的浆料压力一致。具有涂布精度高、浆 料不受环境湿度影响、可实现超厚超薄、 涂布速度快等优点，并可实现多层涂布， 是高端涂布方向 。
锂离子电池制作及常见问题
2014.1.10
电池制作工艺流程
制浆 设备：行星分散搅拌真空混合机 原理：双搅拌浆和安装于高速分散轴上的多个 锯齿状分散盘既作自转，又作公转；同时结合 搅拌浆的低间隙设计，无死角，低速搅拌桨强 烈的捏合干涉运动和和上下/左右循环运动，以 及分散盘之高速剪切打散作用，保证物料充分 分散混合不沉积 。