充電機充電鋰電池關(guān)鍵生產(chǎn)工藝及控制因素
2018-8-16 11:36:48??????點擊：
1.攪拌（Mixing）
也可以稱為混料、勻漿、制漿、配料等等。通過一定的加料順序、攪拌工藝、真空控制、溫度控制等條件，將正負極活物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑、溶劑等關(guān)鍵組分制備成具有一定粘度要求、粒徑要求的非牛頓流體（non-Newtonian liquids）的過程。需要控制的漿料性質(zhì)是具有好的流動性，粘度、粒度符合涂布要求。
2.涂布（Coating）
有的公司稱為涂覆。涂布是將攪拌完成的漿料均勻涂覆在集流體上，經(jīng)過烘干制成極片的過程。涂布的方式有連續(xù)涂布、間歇涂布。充電機充電鋰離子電池漿料涂布的方式主要有刮刀直涂、刮刀輥涂、條縫式擠壓涂，涂布產(chǎn)品的控制參數(shù)是面密度、粘結(jié)性、含水率等。
3.輥壓（Pressing）
輥壓是指將涂布完成的產(chǎn)品經(jīng)過一定間隙下、一定壓力下的兩個鋼輥，將極片壓實到指定厚度的過程。輥壓的影響因素有進料角度、間隙值、壓力值、輥壓速度、收放卷張力、極片溫度等。輥壓的目的是將疏松多孔的電極進一步壓實，減少物質(zhì)間接觸電阻，提高一定充電機充電電池體積內(nèi)的充電機充電電池容量，同時不能過壓以保證電解液對極片的浸潤效果。
4、分切（Slitting）
分切也叫分條，涂布完成的極片幅寬大，要將極片分切成多條。分切產(chǎn)品主要受切刀質(zhì)量、切刀角度以及張力的影響。
5.極耳成型（Tab Forming）
通過控制設(shè)備的上、下刀模之間的嚙合對極片進行剪切，使極片按照設(shè)計尺寸要求形成極耳的過程。
6.電極缺陷（Electrode Defects）
電極缺陷產(chǎn)生于極片生產(chǎn)中各階段，涂布中易產(chǎn)生頭厚、尾薄、厚邊、露箔、面密度不穩(wěn)、橫縱條紋、干料、針眼縮孔、白斑、麻點、異物等，具體原因具體分析。輥壓極片缺陷主要有收卷不齊、皺邊、厚度反彈、掉料粘輥、顆粒、厚度不穩(wěn)等。極片分切的缺陷有波浪邊、毛刺、卷邊、掉料等等。
7.卷繞（Winding）
卷繞是電芯的一種組成方式，適用于圓柱電池、方形電池以及軟包充電機充電電池。通過控制設(shè)備的速度、張力、尺寸、偏差等因素，將分條后尺寸相匹配的負極極片、正極極片及隔膜卷成裸電芯的過程。卷繞的要點是隔膜包正負極，同時負極極片要包裹正極極片。這就要求負極極片不能露箔，露箔后會造成極片局部析鋰刺穿隔膜，引起短路。
8.疊片（Lamination）
疊片式電芯的另外一種組成方式，適用于方形及軟包充電機充電鋰離子電池。通過控制設(shè)備將沖片后的負極極片、正極極片及隔膜堆疊成裸電芯的過程。同樣還是要求隔膜包正負極，負極極片要包裹正極極片。
9.熱壓（Hot Pressing）
熱壓也叫整形，卷繞后的電芯處于鼓起狀態(tài)，不利于入殼和電解液的浸潤，需要將其熱壓以促進極片、隔膜間的接觸，同時減小體積、防止正負極極片的錯位。熱壓的影響因素有壓力、溫度、時間等，一般選擇60~80℃熱壓。
10.真空烘烤（Vacuum Baking）
真空烘烤分為極片烘烤和電芯烘烤，都是為了控制電芯的水分。水分對于充電機充電鋰電池來說可以是致命的，水分與電解液接觸后，形成的氫氟酸對充電機充電電池有巨大的損壞，生成的氣體也會造成充電機充電電池鼓包等。烘烤效率受真空度、烘干溫度、時間影響，通過調(diào)整烘烤工藝盡量在低能耗的情況下高效烘干。
11.極耳焊接（Tab Welding）
無論是卷繞還是疊片方式，都需要進行極耳與集流體的焊接。將正負極極耳焊接在集流體位置處，要保證焊接的強度，防止極耳脫落。極耳焊接方式一般選用超聲焊接方式，其原理是在輔助加壓的情況下，通過焊頭、焊座將高頻振動波傳遞到兩個待焊接的物體，兩個待焊接接觸面相互摩擦，分子相互擴散而形成分子熔合焊接到一起。超聲焊接強度受焊接壓力、振幅、頻率、時間、焊機穩(wěn)定性、焊頭質(zhì)量、工裝、材料硬度等影響。
12.封裝（Packaging）
封裝形式主要有金屬殼封裝和鋁塑膜封裝兩種，金屬殼包括鋼殼、鋁殼，適用于圓柱電池和方形電池，鋁塑膜封裝適用于軟包充電機充電電池。對于18650圓柱電池來說，封裝步驟是將卷繞完后卷芯放入鋼殼再進行點底焊、滾槽、注液后，再進行激光焊蓋帽最后機械封口。對于方形電池來說，封裝步驟是入殼后進行激光焊接封口，再注液孔注液完成后，完成最終的密封。軟包充電機充電電池封裝的不同之處在于采用鋁塑膜封裝，鋁塑膜由三層物質(zhì)組成，PP層、鋁層以及尼龍層。封裝的關(guān)鍵是將PP層融化后相互粘結(jié)到一起，熱封主要受到溫度、熱封時間、熱封壓力的影響，要保證無熱封不良、不過封等。對于有極耳處的頂封要特別注意，既要保證鋁塑膜PP層與極耳外表面的PP層粘結(jié)、密封良好，又要保證非極耳區(qū)鋁塑膜PP層面對面的粘結(jié)、密封良好。此外，與金屬外殼充電機充電電池相比，鋁塑膜軟包充電機充電電池在熱封之后需要包覆一層保護膜，防止外界物質(zhì)對鋁塑膜的劃傷。
13.氣密性檢測（Leakage Test）
通過負壓檢測方法或氦氣檢測方法，檢測充電機充電電池是否存在泄漏的過程。氣密性檢測是非常有必要的，密封不良的充電機充電電池將會引入水分、雜質(zhì)等造成充電機充電電池中與電解液的副反應，引起充電機充電電池報廢。
14.注液（Electrolyte Injection）
電解液是鋰離子在充電機充電電池內(nèi)部移動的通道，主要由溶質(zhì)和溶劑組成。溶質(zhì)是六氟磷酸鋰，溶劑一般選用三種或多種溶劑配合使用，如EC/DMC/DEC等。注液過程就是將電解液注入電芯內(nèi)部，控制的參數(shù)主要有電解液量、注入壓力、時間等。
15.化成（Formation）
化成就是對注液封口后的充電機充電電池進行第一次充放電。化成的目的主要有兩個：一充電機充電電池制作完成后，電極材料并不是處在最佳適用狀態(tài)，或者物理性質(zhì)不合適（例如顆粒太大，接觸不緊密等），或者物相本身不對（例如一些合金機理的金屬氧化物負極），需要進行首次充放電對其激活。二是充電機充電鋰電池首次充放電，電子通過外部路徑到達石墨負極表面，與電解液溶劑、鋰離子發(fā)生反應形成固態(tài)電解質(zhì)膜（SEI），SEI對于充電機充電鋰電池的性能有重要的影響。化成工藝對充電機充電電池性能影響極大，因為充放電流大小、時間等因素對于充電機充電電池中高質(zhì)量的SEI形成、產(chǎn)氣量大小、電阻大小等關(guān)鍵參數(shù)有很大影響。
16.老化（Aging）
老化一般就是指充電機充電電池裝配注液完成后第一次充電化成后的放置，可以有常溫老化也可有高溫老化，兩者作用都是使初次充電化成后形成的SEI膜性質(zhì)和組成更加穩(wěn)定，保證充電機充電電池電化學性能的穩(wěn)定性。
老化完成之后，對充電機充電電池進行最后分容，經(jīng)過電阻、壓降等檢測合格后可以出廠。
也可以稱為混料、勻漿、制漿、配料等等。通過一定的加料順序、攪拌工藝、真空控制、溫度控制等條件，將正負極活物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑、溶劑等關(guān)鍵組分制備成具有一定粘度要求、粒徑要求的非牛頓流體（non-Newtonian liquids）的過程。需要控制的漿料性質(zhì)是具有好的流動性，粘度、粒度符合涂布要求。
2.涂布（Coating）
有的公司稱為涂覆。涂布是將攪拌完成的漿料均勻涂覆在集流體上，經(jīng)過烘干制成極片的過程。涂布的方式有連續(xù)涂布、間歇涂布。充電機充電鋰離子電池漿料涂布的方式主要有刮刀直涂、刮刀輥涂、條縫式擠壓涂，涂布產(chǎn)品的控制參數(shù)是面密度、粘結(jié)性、含水率等。
3.輥壓（Pressing）
輥壓是指將涂布完成的產(chǎn)品經(jīng)過一定間隙下、一定壓力下的兩個鋼輥，將極片壓實到指定厚度的過程。輥壓的影響因素有進料角度、間隙值、壓力值、輥壓速度、收放卷張力、極片溫度等。輥壓的目的是將疏松多孔的電極進一步壓實，減少物質(zhì)間接觸電阻，提高一定充電機充電電池體積內(nèi)的充電機充電電池容量，同時不能過壓以保證電解液對極片的浸潤效果。
4、分切（Slitting）
分切也叫分條，涂布完成的極片幅寬大，要將極片分切成多條。分切產(chǎn)品主要受切刀質(zhì)量、切刀角度以及張力的影響。
5.極耳成型（Tab Forming）
通過控制設(shè)備的上、下刀模之間的嚙合對極片進行剪切，使極片按照設(shè)計尺寸要求形成極耳的過程。
6.電極缺陷（Electrode Defects）
電極缺陷產(chǎn)生于極片生產(chǎn)中各階段，涂布中易產(chǎn)生頭厚、尾薄、厚邊、露箔、面密度不穩(wěn)、橫縱條紋、干料、針眼縮孔、白斑、麻點、異物等，具體原因具體分析。輥壓極片缺陷主要有收卷不齊、皺邊、厚度反彈、掉料粘輥、顆粒、厚度不穩(wěn)等。極片分切的缺陷有波浪邊、毛刺、卷邊、掉料等等。
7.卷繞（Winding）
卷繞是電芯的一種組成方式，適用于圓柱電池、方形電池以及軟包充電機充電電池。通過控制設(shè)備的速度、張力、尺寸、偏差等因素，將分條后尺寸相匹配的負極極片、正極極片及隔膜卷成裸電芯的過程。卷繞的要點是隔膜包正負極，同時負極極片要包裹正極極片。這就要求負極極片不能露箔，露箔后會造成極片局部析鋰刺穿隔膜，引起短路。
8.疊片（Lamination）
疊片式電芯的另外一種組成方式，適用于方形及軟包充電機充電鋰離子電池。通過控制設(shè)備將沖片后的負極極片、正極極片及隔膜堆疊成裸電芯的過程。同樣還是要求隔膜包正負極，負極極片要包裹正極極片。
9.熱壓（Hot Pressing）
熱壓也叫整形，卷繞后的電芯處于鼓起狀態(tài)，不利于入殼和電解液的浸潤，需要將其熱壓以促進極片、隔膜間的接觸，同時減小體積、防止正負極極片的錯位。熱壓的影響因素有壓力、溫度、時間等，一般選擇60~80℃熱壓。
10.真空烘烤（Vacuum Baking）
真空烘烤分為極片烘烤和電芯烘烤，都是為了控制電芯的水分。水分對于充電機充電鋰電池來說可以是致命的，水分與電解液接觸后，形成的氫氟酸對充電機充電電池有巨大的損壞，生成的氣體也會造成充電機充電電池鼓包等。烘烤效率受真空度、烘干溫度、時間影響，通過調(diào)整烘烤工藝盡量在低能耗的情況下高效烘干。
11.極耳焊接（Tab Welding）
無論是卷繞還是疊片方式，都需要進行極耳與集流體的焊接。將正負極極耳焊接在集流體位置處，要保證焊接的強度，防止極耳脫落。極耳焊接方式一般選用超聲焊接方式，其原理是在輔助加壓的情況下，通過焊頭、焊座將高頻振動波傳遞到兩個待焊接的物體，兩個待焊接接觸面相互摩擦，分子相互擴散而形成分子熔合焊接到一起。超聲焊接強度受焊接壓力、振幅、頻率、時間、焊機穩(wěn)定性、焊頭質(zhì)量、工裝、材料硬度等影響。
12.封裝（Packaging）
封裝形式主要有金屬殼封裝和鋁塑膜封裝兩種，金屬殼包括鋼殼、鋁殼，適用于圓柱電池和方形電池，鋁塑膜封裝適用于軟包充電機充電電池。對于18650圓柱電池來說，封裝步驟是將卷繞完后卷芯放入鋼殼再進行點底焊、滾槽、注液后，再進行激光焊蓋帽最后機械封口。對于方形電池來說，封裝步驟是入殼后進行激光焊接封口，再注液孔注液完成后，完成最終的密封。軟包充電機充電電池封裝的不同之處在于采用鋁塑膜封裝，鋁塑膜由三層物質(zhì)組成，PP層、鋁層以及尼龍層。封裝的關(guān)鍵是將PP層融化后相互粘結(jié)到一起，熱封主要受到溫度、熱封時間、熱封壓力的影響，要保證無熱封不良、不過封等。對于有極耳處的頂封要特別注意，既要保證鋁塑膜PP層與極耳外表面的PP層粘結(jié)、密封良好，又要保證非極耳區(qū)鋁塑膜PP層面對面的粘結(jié)、密封良好。此外，與金屬外殼充電機充電電池相比，鋁塑膜軟包充電機充電電池在熱封之后需要包覆一層保護膜，防止外界物質(zhì)對鋁塑膜的劃傷。
13.氣密性檢測（Leakage Test）
通過負壓檢測方法或氦氣檢測方法，檢測充電機充電電池是否存在泄漏的過程。氣密性檢測是非常有必要的，密封不良的充電機充電電池將會引入水分、雜質(zhì)等造成充電機充電電池中與電解液的副反應，引起充電機充電電池報廢。
14.注液（Electrolyte Injection）
電解液是鋰離子在充電機充電電池內(nèi)部移動的通道，主要由溶質(zhì)和溶劑組成。溶質(zhì)是六氟磷酸鋰，溶劑一般選用三種或多種溶劑配合使用，如EC/DMC/DEC等。注液過程就是將電解液注入電芯內(nèi)部，控制的參數(shù)主要有電解液量、注入壓力、時間等。
15.化成（Formation）
化成就是對注液封口后的充電機充電電池進行第一次充放電。化成的目的主要有兩個：一充電機充電電池制作完成后，電極材料并不是處在最佳適用狀態(tài)，或者物理性質(zhì)不合適（例如顆粒太大，接觸不緊密等），或者物相本身不對（例如一些合金機理的金屬氧化物負極），需要進行首次充放電對其激活。二是充電機充電鋰電池首次充放電，電子通過外部路徑到達石墨負極表面，與電解液溶劑、鋰離子發(fā)生反應形成固態(tài)電解質(zhì)膜（SEI），SEI對于充電機充電鋰電池的性能有重要的影響。化成工藝對充電機充電電池性能影響極大，因為充放電流大小、時間等因素對于充電機充電電池中高質(zhì)量的SEI形成、產(chǎn)氣量大小、電阻大小等關(guān)鍵參數(shù)有很大影響。
16.老化（Aging）
老化一般就是指充電機充電電池裝配注液完成后第一次充電化成后的放置，可以有常溫老化也可有高溫老化，兩者作用都是使初次充電化成后形成的SEI膜性質(zhì)和組成更加穩(wěn)定，保證充電機充電電池電化學性能的穩(wěn)定性。
老化完成之后，對充電機充電電池進行最后分容，經(jīng)過電阻、壓降等檢測合格后可以出廠。
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