锂离子二次电池配方及相关工艺

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【干货】锂离子电池的的原理、配方和工艺流程,正极材料介绍

【干货】锂离子电池的的原理、配方和工艺流程,正极材料介绍

锂离子电池的的原理、配方和工艺流程,正极材料介绍锂离子电池的的原理、配方和工艺流程锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌来工作。

随着新能源汽车等下游产业不断发展,锂离子电池的生产规模正在不断扩大。

本文以钴酸锂为例,全面讲解锂离子电池的的原理、配方和工艺流程,锂电池的性能与测试、生产注意事项和设计原则。

一,锂离子电池的原理、配方和工艺流程;一、工作原理1、正极构造LiCoO2 + 导电剂 + 粘合剂 (PVDF) + 集流体(铝箔)2、负极构造石墨 + 导电剂 + 增稠剂 (CMC) + 粘结剂 (SBR) + 集流体(铜箔)3、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。

正极上发生的反应为:负极上发生的反应为: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。

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-xCoO2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-xCoO2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-xCoO2的晶型仍是稳定的。

锂离子电池工艺配料

锂离子电池工艺配料

锂离子电池工艺配料配料过程实际上是将浆料中的各类构成按标准比例混合在一起,调制成浆料,以利于均匀涂布,保证极片的一致性。

配料大致包含五个过程,即:原料的预处理、掺与、浸湿、分散与絮凝。

1.1正极配方(LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体(铝箔))LiCoO2(10μm):93.5%;其它:6.5%如Super-P:4.0%;PVDF761:2.5;NMP(增加粘结性):固体物质的重量比约为810:1496a) 正极黏度操纵6000cps(温度25转子3);b) NMP重量须适当调节,达到黏度要求为宜;c) 特别注意温度湿度对黏度的影响●钴酸锂:正极活性物质,锂离子源,为电池提高锂源。

钴酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50通常为6-8 μm,含水量≤0.2%,通常为碱性,PH值为10-11左右。

锰酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50通常为5-7 μm,含水量≤0.2%,通常为弱碱性,PH值为8左右。

●导电剂:提高正极片的导电性,补偿正极活性物质的电子导电性。

提高正极片的电解液的吸液量,增加反应界面,减少极化。

非极性物质,葡萄链状物,含水量3-6%,吸油值~300,粒径通常为2-5 μm;要紧有普通碳黑、超导碳黑、石墨乳等,在大批量应用时通常选择超导碳黑与石墨乳复配;通常为中性。

●PVDF粘合剂:将钴酸锂、导电剂与铝箔或者铝网粘合在一起。

非极性物质,链状物,分子量从300000到3000000不等;吸水后分子量下降,粘性变差。

●NMP:弱极性液体,用来溶解/溶胀PVDF,同时用来稀释浆料。

●正极引线:由铝箔或者铝带制成。

1.2负极配方(石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体(铜箔))负极材料:94.5%;Super-P:1.0%;SBR:2.25%;CMC:2.25%水:固体物质的重量比为1600:1417.5a)负极黏度操纵5000-6000cps(温度25转子3)b)水重量需要适当调节,达到黏度要求为宜;c)特别注意温度湿度对黏度的影响2.正负极混料★石墨:负极活性物质,构成负极反应的要紧物质;要紧分为天然石墨与人造石墨。

锂离子电池原理及混料配料工艺流程

锂离子电池原理及混料配料工艺流程

工 艺 流 程一、 原理1.正极构造LiFePO 4(磷酸铁锂)+导电剂+粘合剂(PVDF)+集流体(铝箔)2.负极构造石墨+导电剂+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体(铜箔)3.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。

正极上发生的反应为LiFePO 4→Li 1-x FePO 4+Xli ++Xe(电子)负极上发生的反应为6C+XLi ++Xe →Li x C 63.2 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、正极极片制备1.1原料的烘干(1)磷酸铁锂:真空烘烤。

(2)导电剂:常压烘烤。

(3)粘合剂:常压烘烤。

1.2浆料搅拌a) 将NMP倒入真空搅拌机中, PVDF加入其中;b) 正极干料平均分四次加入。

c) 真空下高速搅拌,时间为3-5小时;d) 出料准备涂布。

1.3 涂布a) 在精密的涂布机上面把浆料均匀地涂覆在铝箔表面,涂布厚度可以根据不同的要求进行调整。

2、负极极片制备2.1 原料不需要烘干。

2.2 浆料制备a) 纯净水倒入真空搅拌机中。

B) 加CMC,搅拌,完全溶解;c) 加入SBR和去离子水,搅拌60分钟;d) 负极干料分四次平均顺序加入搅拌机中。

e) 高速真空搅拌3-5小时;f) 出料准备涂布2.3 涂布a) 在精密的涂布机上面把浆料均匀地涂覆在铜箔表面,涂布厚度可以根据不同的要求进行调整。

二次电池材料的设计与制备

二次电池材料的设计与制备

二次电池材料的设计与制备随着科技的发展和人们对环保意识的提高,二次电池成为了电动汽车和可再生能源等领域的重要组成部分。

而作为二次电池的核心,材料的设计与制备对于电池的性能和稳定性起着至关重要的作用。

本文将就二次电池材料的设计与制备进行探讨。

首先,二次电池材料的设计需要考虑到电池的容量和循环寿命等关键参数。

目前最常用的正极材料是锂离子电池,其设计需要考虑到锂离子的承载能力和离子传导能力。

研究者通过合适的添加剂和改良工艺,可以提高锂离子的迁移性,从而提高电池的容量和循环寿命。

此外,还可以通过控制锂离子的嵌入/脱嵌反应速率,来提高电池的充放电速度和倍率性能。

在负极材料的设计上,目前主要采用的是石墨材料。

然而,石墨材料在高倍率放电时会产生锂金属离子的析出,从而导致电池内部出现短路和安全隐患。

因此,研究者们提出了多种改进方案,如使用硅基负极材料、涂覆保护层等,来增加负极材料的循环寿命和安全性。

另外,电解质的选择也对电池性能起着重要作用。

传统的有机电解质由于其不稳定性和易燃性,制约了二次电池的发展。

因此,研究者们致力于开发新型无机电解质和固态电解质。

无机电解质具有高离子传导性和优良的热稳定性,但其电化学稳定性和机械性能有待提高。

固态电解质具有优良的安全性和稳定性,但其离子传导性相对较低,需要进一步研究和改进。

最后,关于二次电池材料的制备,主要有两种方法:物理法和化学法。

物理法包括机械合成、半固化法、模板法等,可以得到较纯的材料。

而化学法主要是通过溶胶-凝胶法、水热法、高温固相法等,可以得到具有更好结晶性和更均匀分布的材料。

在制备过程中,还可以通过调节反应条件、添加助剂等手段,来改善材料的结构和电化学性能。

总之,二次电池材料的设计与制备是二次电池领域中的重要研究课题。

通过合适的材料设计和制备方法,可以提高电池的性能和循环寿命,降低电池的成本和安全风险。

未来,随着科学技术的不断进步和对环保要求的提高,二次电池材料的设计与制备将会得到更多的关注和突破。

锂离子二次电池

锂离子二次电池

锂离子二次电池锂离子二次电池由于具有容量大、寿命长、无环境污染、使用安全等优点,已广泛应用于移动电话、笔记本电脑等便携式电器中。

随着技术的发展,锂离子电池在未来的电动汽车和储能领域也有着非常好的应用前景,必将对未来人们的生活产生深刻的影响。

在人们接触锂电池的初期,主要使用的是液态锂电池。

但液态锂电池有着有些巨大的弱点。

1.容易液漏安全性差2.容易发生锂枝晶现象,导致电池正极与负极相连,导致短路。

聚合物电解质分类 1.无溶剂的全固态聚合物电解质2.含有有机增塑剂的凝胶型聚合物电解质3. 物理交联型化学交联型有机增塑剂:聚乙二醇、聚乙二醇二甲醚、碳酸乙烯酯和钛酸二丁酯。

全固态聚合物电解质:一般情况下不含游离有机溶剂,由聚合物基体和锂盐复合后所得。

这种电解质可看作电解质盐溶解于聚合物基体而成为的一个固态溶液。

胶型聚合物电解质:聚合物基体,增塑剂和电解质锂盐通过互溶的方法而形成的具有合适微结构的聚合物电解质体系。

例子:PMMA基GPEPMMA- LiCLO4 -PC体系聚合物单体锂盐增塑剂PMMA基GPE 特点通过实验得出结论1.PMMA中基团与电解质锂盐没有相互作用PMMA在GPE体系中是惰性的2.循环次数多容量可以保持在90% 循环性能好3.整个体系在电池安装后基本稳定PMMA基GPE与锂极界面稳定性好PMMA机械强度较差,需要通过改性之后才能使用。

可通过共聚,共混,添加填料等方法对PMMA进行改性。

高分子锂离子二次电池优点1.其电池内部不含液态电解液,使用的是胶态的高分子固体电解质————无电池漏液问题安全得到保障2.电池可设计成多种形状可制成薄型电池:以3.6V、400mAh的容量,其厚度可薄至0.5mm 电池可弯曲变形:高分子电池最大可弯曲90度左右电池的外形设计和组装方便,可以适应商品3.液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压,高分子电池由于本身无液体,可在单颗内作成多层组合达到高电压。

第十讲锂离子二次电池

第十讲锂离子二次电池
分解 4. 化学稳定性高,不与电极材料 隔膜 集流体等发生化学
反应; 5. 使用安全无污染、价格低廉。
锂离子电池的电解质溶液
锂离子二次电池的电解溶液一般采用锂盐溶解于有 机溶剂中所构成
目前主要使用的锂盐有:LiClO4、LiAsF6、LiPF6等, 一般将它们溶解于非质子性的有机溶剂中,如碳酸丙烯 酯 ( PC ) 、 碳 酸 乙 烯 酯 ( EC ) 、 乙 二 醇 二 甲 醚 (DME)、碳酸二甲酯(DMC)、四氢呋喃(THF)等, 为了改善性能常采用混合有机溶剂。
锂离子电池的电解质溶液
上述三种大阴离子基团的锂盐,有人认为LiClO4是 强氧化剂,使用不安全不宜用于电池。对LiAsF6虽然性 能颇佳,但有毒且价格较贵更不应使用,LiPF6提纯困难、 价较贵,但被认为是目前较适合的电解质,一般将它溶 解于EC和DMC的混合溶剂中,EC与DMC的配比以3:7或 8:2 时 溶 剂 对 碳 电 极 的 相 容 性 较 好 , 电 解 质 的 浓 度 为 l mol/L。
锂离子电池结构与电性能
负极: 负极是由95%的碳与5%的PTFE乳液经混
合、合膏、碾压制成薄片,然后再压制到厚度 为0.015mm的铜集电板上,然后经干燥、预处 理等工序而成,所得负极板厚为0.20mm。
锂离子电池结构与电性能
隔膜: 隔膜采用厚度为0.01mm以下的微孔聚丙烯薄
膜或经特殊处理的低密度聚乙烯膜。电解质溶液 可采用l mol/L的LiPF6,溶剂可采用EC+DEC。制 成的电极经卷绕放人外壳中经装封而成。
锂离子电池的正极
在 这 些 嵌 锂 化 合 物 中 , 以 LixCO2 、 LixNiO2 、 LixMn2O4三种比较适合作锂离子电池的正极活性物质与 LixC6 配 比 。 这 三 种 材 料 都 有 较 高 的 电 极 电 位 , 其 中 LiCoO2因极化小显示了稳定的放电电压和较高的放电容 量;它被认为是与LixC6配对的最佳材料。但是因为钴的 资源较少,价格昂贵,使其应用受到一定的限制。

锂锰电池工艺

锂锰电池工艺

锂锰电池工艺锂锰电池是一种新型的二次电池,其工艺在电池领域中具有重要的意义。

本文将介绍锂锰电池的工艺流程、原理和应用。

一、工艺流程锂锰电池的制造过程主要包括材料准备、电极制备、装配和封装等步骤。

需要准备正极材料和负极材料。

正极材料通常采用锰酸锂,负极材料可以选择石墨。

这些材料需要经过一系列的处理,如研磨、筛分和干燥,以获得合适的粒径和湿度。

接下来,将正极材料和负极材料分别与导电剂和粘结剂混合,形成电极浆料。

电极浆料需经过涂布、压片和干燥等工艺步骤,最终得到正极片和负极片。

然后,将正极片和负极片分别与隔膜叠合,并通过缠绕或堆叠的方式进行装配。

同时,还需加入锂盐电解液,以提供离子导电的通道。

将装配好的电池组件进行封装,以保护电池内部结构不受外界环境的影响。

封装材料通常采用聚合物材料,能够提供良好的绝缘和密封性能。

二、工作原理锂锰电池的工作原理是通过锂离子在正负极之间的迁移来实现电能的转化和储存。

在充电过程中,外部电源提供电能,正极材料中的锰离子经过氧化反应转化为锰酸锂,并释放出电子。

锂离子在电解液中移动到负极,同时电子通过外部电路流向负极,完成充电过程。

在放电过程中,正极材料中的锰酸锂再次转化为锰离子,并吸收外界电子。

锂离子从负极通过电解液移动到正极,同时释放出储存的电能,完成放电过程。

三、应用领域锂锰电池具有体积小、重量轻、能量密度高等优点,因此在电子产品和电动车等领域有着广泛的应用。

在电子产品中,锂锰电池可用于手机、平板电脑、数码相机等设备,能够提供稳定可靠的电源支持。

同时,锂锰电池还可用于医疗器械、安防设备等领域,满足不同设备对电能的需求。

在电动车领域,锂锰电池是一种理想的动力源。

它具有较高的能量密度和较长的循环寿命,能够为电动车提供持久的动力支持,并且充电速度较快,方便用户的日常使用。

总结锂锰电池工艺是一项复杂而重要的技术,涉及材料制备、电极制备、装配和封装等多个环节。

锂锰电池的工作原理是通过锂离子在正负极之间的迁移来实现电能转化和储存。

锂离子电池生产工艺流程

锂离子电池生产工艺流程

电解液制备
电解液种类:碳酸酯类、氟代 碳酸酯类等
制备方法:酯交换法、直接合 成法等
添加剂:提高电导率、稳定电 压等
注意事项:避免水分、杂质等 污染
电池组装
电池片检查:对电池片进行外观检查,确保无缺陷 电池片焊接:将电池片焊接到电池外壳上 电池组装:将电池外壳、电池片、隔膜等组装在一起 电池封装:对组装好的电池进行封装,确保电池的密封性和安全性
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混料:将配料后的原 料进行混料处理,使 原料更加均匀
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压制:将混料后的原 料进行压制处理,形 成正极材料生料片
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烧结:将压制好的生 料片进行烧结处理, 形成正极材料熟料片
负极材料制备
原材料准备:选择合适的负极材料原料,如石墨、硅等
配料与混合:将原料按照一定比例混合,加入适量的添加剂 造粒与压片:将混合后的材料进行造粒和压片,形成适合电极制备的颗粒 和片状结构 负极材料制备完成:经过干燥、筛分等处理后,得到合格的负极材料
污染
原材料使用:按照生产工艺 要求使用原材料,确保生产
过程稳定可控
生产过程中的质量控制
原材料控制:确保原材料的质量和稳定性 生产环境控制:保持生产环境的清洁和整洁 生产过程控制:严格按照工艺流程进行操作,确保每一步的质量达标 检测与检验:对生产出的电池进行严格的检测和检验,确保产品质量符合要求
成品的质量控制与检验
03
锂离子电池生产工艺流 程
正极材料制备
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原料准备:选择合适 的正极材料原料,如 钴酸锂、三元材料等
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配料:按照一定比例 将原料混合均匀
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球磨:将混合好的原 料进行球磨处理,使 原料更加细腻
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锂离子电池生产工艺流程及相关设备

锂离子电池生产工艺流程及相关设备

锂离子电池生产工艺流程及相关设备1.正负极材料制备正极材料通常是由锂化合物制备而成,如氧化锂、磷酸锂和钴酸锂等。

负极材料通常是由碳材料制备,如石墨。

相关设备包括球磨机、混合机和粉末造粒机等。

2.正负极材料处理处理是对正负极材料进行涂覆和干燥的过程。

对于正极材料,常常使用屏蔽涂覆和连续干燥的工艺。

对于负极材料,通常使用浆料贴合涂覆和喷淋干燥的工艺。

3.隔膜制备隔膜是锂离子电池中起到隔离正负极的作用。

常用的隔膜材料有聚丙烯膜和聚酯膜等。

相关设备包括上引下收式隔膜制备设备和涂覆机等。

4.装配装配是将正负极材料和隔膜按照一定的顺序叠放起来,形成电池的结构。

在装配过程中通常还需要注入电解液。

相关设备包括叠层机、注液机和极片冲压机等。

5.封装封装是将装配好的电池进行密封,以防止电解液的泄漏。

常用的封装方式有铝塑封装和铝箔封装。

相关设备包括卷封机、氮气灌装机和封口机等。

6.电池充放电测试在生产过程中,需要对电池进行充放电测试,以确认其性能和质量。

相关设备包括充电设备、放电设备和电池测试系统等。

7.整形整形是对电池进行外观整形的过程,以满足市场需求。

相关设备包括整形机、剪切机和表面处理设备等。

8.电池组装电池组装是将多个电池组装成电池组的过程。

常见的电池组装方式包括串联和并联。

相关设备包括电池组装机和电池包测试设备等。

以上是一种常见的锂离子电池生产工艺流程及相关设备的介绍,不同厂家和不同产品可能会有所差异。

锂离子电池生产工艺需要高度的技术和设备支持,以确保电池的性能和质量。

锂离子二次电池

锂离子二次电池

锂离子二次电池锂离子二次电池是一种重要的电池类型,广泛应用于移动电子设备、电动汽车和储能系统等领域。

它具有高能量密度、长循环寿命、较低自放电率等优点,因此备受关注和研究。

我们来了解一下锂离子二次电池的工作原理。

锂离子二次电池由正极、负极、电解液和隔膜等组成。

在充放电过程中,锂离子在正负极之间通过电解液和隔膜进行迁移,从而实现电荷的存储和释放。

正极通常采用富锂材料,如锰酸锂、钴酸锂和三元材料等。

负极通常采用石墨材料,能够嵌入/脱出锂离子。

电解液通常是有机溶液,能够提供锂离子的导电通道。

隔膜则起到隔离正负极的作用,防止短路和电解液的混合。

锂离子二次电池的优点之一是高能量密度。

由于锂离子的高电压和低重量,锂离子二次电池能够在相对较小的体积和质量下存储更多的能量。

这使得锂离子电池成为移动电子设备的理想选择,如手机、平板电脑和便携式音乐播放器等。

同时,锂离子电池的高能量密度也为电动汽车和储能系统提供了可行的解决方案,满足了大容量和长续航里程的需求。

锂离子二次电池的长循环寿命也是其重要特点之一。

相对于其他电池类型,锂离子电池具有更好的循环稳定性,能够经受数千次甚至上万次的充放电循环。

这使得锂离子电池在长期使用中更加可靠和耐用。

此外,锂离子电池的较低自放电率也有助于延长其储存寿命。

然而,锂离子二次电池也存在一些挑战和问题。

首先是安全性问题。

由于电解液的挥发性和易燃性,锂离子电池在异常情况下可能发生过热、短路和爆炸等安全事故。

因此,确保锂离子电池的安全性是非常重要的研究方向。

其次是资源的限制和环境影响。

锂离子电池中的锂、钴等材料是稀缺资源,其开采和回收对环境造成一定压力。

因此,开发更加环保和可持续的电池材料和技术也是当前研究的重点。

为了克服这些挑战,科学家们正在不断努力改进锂离子二次电池的性能。

一方面,他们在正负极材料的设计和合成方面进行了许多工作,以提高电池的能量密度、循环寿命和安全性。

另一方面,他们也在电解液和隔膜的研发上投入了大量精力,以提高电池的稳定性和安全性。

锂离子电池制造工艺及各工序品质控制要点

锂离子电池制造工艺及各工序品质控制要点

锂离子电池制造工艺及各工序品质控制要点1.引言1.1 概述锂离子电池作为一种高效、轻便且可靠的电力储存装置,广泛应用于手机、电动汽车、无人机等领域。

随着市场需求的增长和技术进步,锂离子电池制造工艺也在不断改进和完善。

本文将重点探讨锂离子电池制造工艺及各工序品质控制要点,并结合品质监控技术应用案例分析,为相关行业提供有益的参考和指导。

1.2 研究背景随着科学技术的不断发展,人们对新能源的需求越来越迫切。

锂离子电池由于其高能量密度、长寿命以及环境友好的特点,成为了新能源领域最具潜力的能量转换和储存设备之一。

然而,在实际生产过程中,由于工艺参数和原材料质量等因素的影响,锂离子电池存在一些品质问题,如容量衰减、内阻增加等。

因此,研究锂离子电池制造工艺及各工序品质控制要点,对于提高产品品质和性能具有重要意义。

1.3 目的和意义本文旨在系统地介绍锂离子电池制造工艺及各工序品质控制要点,并探讨传统监控技术与先进监测技术的应用案例。

具体目标如下:1) 概述锂离子电池制造工艺的步骤总览,包括正极材料制备、负极材料制备等关键工序;2) 分析各工序品质控制的概述,重点关注切割与成型工艺控制要点、电解液充注工序控制要点等;3) 通过案例分析,比较传统监控技术与先进监测技术在品质监控中的应用优劣;4) 总结研究结果并展望未来锂离子电池制造领域可能的发展方向。

通过本文的撰写和发布,期望能够为锂离子电池行业相关从业人员和研究者提供一份全面而有实际指导意义的参考资料,进一步推动相关技术的发展和创新。

同时,也为其他新能源领域的生产工艺和品质控制提供借鉴与启发。

2.锂离子电池制造工艺:2.1 步骤总览:锂离子电池的制造过程通常包括正极材料制备、负极材料制备、电解液配方及充注、装配以及封装等步骤。

这些步骤相互关联,每个步骤的质量控制都非常重要,以确保最终产品的性能和安全性。

2.2 步骤一: 正极材料制备:正极材料是锂离子电池中的重要部分,其性能直接影响到电池的容量和循环寿命。

锂离子电池制作工艺

锂离子电池制作工艺

锂离子电池制作工艺
锂离子电池是一种高效、环保、轻便的电池,已经广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等领域。

锂离子电池的制作工艺主要包括原材料准备、正负极材料制备、电解液制备、组装和封装等步骤。

一、原材料准备
1.正负极材料:正极材料通常采用钴酸锂或磷酸铁锂,负极材料通常采用石墨或硅基材料。

2.电解液:锂离子电池的电解液通常由有机溶剂和锂盐组成,有机溶剂可以是碳酸酯类或磷酸酯类,锂盐可以是六氟磷酸锂或硫酸锂等。

3.隔膜:隔膜是将正负两极分开的关键部件,通常采用聚丙烯或聚乙烯等高分子材料制成。

二、正负极材料制备
1.正极材料制备:将钴酸锂或磷酸铁锂与碳酸钠、氧化钴或氧化铁等混合,经过高温煅烧后,形成颗粒状的正极材料。

2.负极材料制备:将石墨或硅基材料与聚丙烯酸或羟丙基甲基纤维素等混合,制成浆料后涂布在铜箔上,经过干燥和压制后形成负极片。

三、电解液制备
1.有机溶剂的准备:将碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等有机溶剂加入反应釜中,加入少量锂盐催化剂,在高温高压下反应得到有机溶剂。

2.锂盐的准备:将六氟磷酸锂或硫酸锂等锂盐加入反应釜中,与有机溶剂进行配比和搅拌,得到电解液。

四、组装和封装
1.组装:将正负极片按一定比例叠放在一起,用隔膜将其分开,并注入电解液。

2.封装:将组装好的电池放入壳体中,并进行密封处理。

同时,在壳体上安装保护电路板,以保证电池的安全性和稳定性。

以上就是锂离子电池的制作工艺。

需要注意的是,在制作过程中要严格控制各个环节的质量,确保电池的稳定性和安全性。

同时,还需要不断进行技术创新和改进,以提高电池的性能和使用寿命。

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锂离子电池配膏原理及相关工艺
(一)、正极配料原理(关键)
1、原料的理化性能。

(1)钴酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为6-8 μm,含水量≤0.2%,通常为碱性,PH值为10~11左右。

锰酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为5-7 μm,含水量≤0.2%,通常为弱碱性,PH值为8左右。

(2)导电剂:非极性物质,葡萄链状物,含水量3-6%,吸油值~300,粒径一般为 2~5μm;主要有普通碳黑、超导碳黑、石墨乳等,在大批量应用时一般选择超导碳黑和石墨乳复配;通常为中性。

(3)PVDF粘合剂:非极性物质,链状物,分子量从300,000到3,000,000不等;吸水后分子量下降,粘性变差。

(4)NMP溶剂:弱极性液体,用来溶解/溶胀PVDF,同时用来稀释浆料。

2、原料的预处理
(1)钴酸锂:脱水。

一般温度为120℃,常压烘烤2小时左右。

(2)导电剂:脱水。

一般温度为200℃,常压烘烤2小时左右。

(3)粘合剂:脱水。

一般温度为120~140℃,常压烘烤2小时左右,烘烤温度视分子量的大小决定。

(4)NMP:脱水。

使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施,直接使用。

3、原料的掺和:
(1)粘合剂的溶解(按标准浓度)及热处理。

(2)钴酸锂和导电剂球磨:使粉料初步混合,钴酸锂和导电剂粘合在一起,提高团聚作用和的导电性。

配成浆料后不会单独分布于粘合剂中,球磨时间一般为2小时左右;为避免混入杂质,通常使用玛瑙球作为球磨介子。

4、干粉的分散、浸湿:
(1)原理:固体粉末放置在空气中,随着时间的推移,将会吸附部分空气在固体的表面上,液体粘合剂加入后,液体与气体开始争夺固体表面;如果固体与气体吸附力比与液体的吸附力强,液体不能浸湿固体;如果固体与液体吸附力比与气体的吸附力强,液体可以浸湿固体,将气体挤出。

当润湿角≤90度,固体浸湿。

当润湿角>90度,固体不浸湿。

正极材料中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿,所以正极粉料分散相对容易。

(2)分散方法对分散的影响:
A、静置法(时间长,效果差,但不损伤材料的原有结构);
B、搅拌法;自转或自转加公转(时间短,效果佳,但有可能损伤个别材料的自身结构)。

1、搅拌桨对分散速度的影响。

搅拌桨大致包括蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等。

一般
蛇形、蝶形、桨型搅拌桨用来对付分散难度大的材料或配料的初始阶段;球形、齿轮形用于分散难度较低的状态,效果佳。

2、搅拌速度对分散速度的影响。

一般说来搅拌速度越高,分散速度越快,但对材料自身结构和对设备的损伤就越大。

3、浓度对分散速度的影响。

通常情况下浆料浓度越小,分散速度越快,但太稀将导致材料的浪费和浆料沉淀的加重。

4、浓度对粘结强度的影响。

浓度越大,柔制强度越大,粘接强度越大;浓度越低,粘接强度越小。

5、真空度对分散速度的影响。

高真空度有利于材料缝隙和表面的气体排出,降低液体吸附难度;材料在完全失重或重力减小的情况下分散均匀的难度将大大降低。

6、温度对分散速度的影响。

适宜的温度下,浆料流动性好、易分散。

太热浆料容易结皮,太冷浆料的流动性将大打折扣。

5、稀释。

将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。

(二)、负极配料原理(大致与正极配料原理相同)
1、原料的理化性能。

(1)石墨:非极性物质,易被非极性物质污染,易在非极性物质中分散;不易吸水,也不易在水中分散。

被污染的石墨,在水中分散后,容易重新团聚。

一般粒径D50为20μm左右。

颗粒形状多样且多不规则,主要有球形、片状、纤维状等。

(2)水性粘合剂(SBR):小分子线性链状乳液,极易溶于水和极性溶剂。

(3)防沉淀剂即增稠剂(CMC):高分子化合物,易溶于水和极性溶剂。

(4)异丙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高石墨和粘合剂溶液的相容性;具有强烈的消泡作用;易催化粘合剂网状交链,提高粘结强度。

乙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高石墨和粘合剂溶液的相容性;具有强烈的消泡作用;易催化粘合剂线性交链,提高粘结强度(异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的,大批量生产时可考虑成本因素然后选择添加哪种)。

(5)去离子水(或蒸馏水):稀释剂,酌量添加,改变浆料的流动性。

2、原料的预处理:
(1)石墨:A、混合,使原料均匀化,提高一致性。

B、300~400℃常压烘烤,除去表面油性物质,提高与水性粘合剂的相容能力,修圆石墨表面棱角(有些材料为保持表面特性,不允许烘烤,否则效能降低)。

(2)水性粘合剂:适当稀释,提高分散能力。

3、掺和、浸湿和分散:
(1)石墨与粘合剂溶液极性不同,不易分散。

(2)可先用醇水溶液将石墨初步润湿,再与粘合剂溶液混合。

(3)应适当降低搅拌浓度,提高分散性。

(4)分散过程为减少极性物与非极性物距离,提高势能或表面能,所以为吸热反应,搅拌时总体温度有所下降。

如条件允许应该适当升高搅拌温度,使吸热变得容易,同时提高流动
性,降低分散难度。

(5)搅拌过程如加入真空脱气过程,排除气体,促进固-液吸附,效果更佳。

(6)分散原理、分散方法同正极配料中的相关内容,在三、(一)、4中有详细论述,在此不予详细解释。

4、稀释。

将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。

四、配料注意事项:
1、防止混入其它杂质;
2、防止浆料飞溅;
3、浆料的浓度(固含量)应从高往低逐渐调整,以免增加麻烦;
4、在搅拌的间歇过程中要注意刮边和刮底,确保分散均匀;
5、浆料不宜长时间搁置,以免沉淀或均匀性降低;
6、需烘烤的物料必须密封冷却之后方可以加入,以免组分材料性质变化;
7、搅拌时间的长短以设备性能、材料加入量为主;搅拌桨的使用以浆料分散难度进行更换,无法更换的可将转速由慢到快进行调整,以免损伤设备;
8、出料前对浆料进行过筛,除去大颗粒以防涂布时造成断带;
9、对配料人员要加强培训,确保其掌握专业知识,以免酿成大祸;
10、配料的关键在于分散均匀,掌握该中心,其它方式可自行调整。

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