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1、2014/3/26,1,锂电18650基础及各工序要点培训,2,主要内容,1.锂离子电池基本原理 2.锂离子电池的基本构造 3.锂离子电池各工艺要点 4.锂离子电池基本概念,3,1.锂离子电池基本原理,4,1.锂离子电池基本原理,5,1.锂离子电池基本原理,以钴酸锂-石墨体系为例： 正极上发生的反应为 LiCoO2 =Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-（电子） 负极上发生的反应为 6C + xLi+ + xe- （电子）= LixC6,6,1.锂离子电池基本原理,以钴酸锂-石墨体系为例： 正极上发生的反应为 LiCoO2 =Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-（电子） 负极上
2、发生的反应为 6C + xLi+ + xe- （电子）= LixC6,7,2.锂离子电池基本构造,8,2.锂离子电池基本构造,2.1 正极构造 活性物质+导电剂+粘结剂+集流体（铝箔） K-tech正极配方：,9,2.锂离子电池基本构造,2.2 负极构造 活性物质+导电剂+增稠剂+粘结剂+集流体（铜箔） K-tech负极配方：,10,2.锂离子电池基本构造,2.3 隔膜构造 聚烯烃隔膜的结构及特点,11,2.锂离子电池基本构造,干法单拉隔膜,12,2.锂离子电池基本构造,湿法隔膜,13,2.锂离子电池基本构造,2.4 盖帽构造,14,3.各工序控制要点,15,3.各工序控制要点,3.1 配料合
3、浆： 正（负）极浆料配制，是将正（负）极活性物质、导电剂、粘结剂等正（负）极物质混合在一起的混料过程，混料是吧电池活性物质材料和辅料，在溶剂中进行高度分散形成牛顿型高粘度流体，达到将活性物质、导电剂、粘结剂及其它添加剂充分混合，均匀分散的目的。,16,3.各工序控制要点,控制点 （1）原料要符合工艺要求，如材料种类型号，各组分的加入量； （2）正极不能带入水分； （3）设备注意干燥，控制室内湿度； （4）PVDF溶解过程比较缓慢，制浆前需提前溶解PVDF于NMP中，CMC也是较难溶液，制浆前需提前溶解CMC于水中；PVDF和CMC要充分溶解，分散均匀，如果存在颗粒的粘结剂或增稠剂必须增加搅拌时
4、间或者更改搅拌工艺； （5）加入导电剂和活性物质后，浆料应均匀一致，没有团聚的颗粒，并且浆料中气泡应除尽，正极粘度：4000-10000mpa.s，负极粘度：1500mpa.s，浆料粘度和固含量对涂浆工艺影响至关重要。,17,3.各工序控制要点,固含量测试方法： 固含量=固化后浆料质量/浆料质量*100%,18,3.各工序控制要点,3.2 涂浆（布）与干燥： 涂布过程是把浆料涂敷到集流体上，干燥是将浆料中溶剂全部除去。锂电池极片涂布时，与一般的涂料涂布明显不同：浆料湿涂层较厚，浆料为牛顿型高粘度流体，流体流动是所需剪应力，随流速的改变而改变。涂布厚度的调整很难根据一个标准的方式进行，这也是涂布
5、机涂布过程中的难点。它对操作者的熟练程度、经验要求很高。极片涂布的准确度要求很高，厚度偏差约3um，因此对设备要求很高。,19,3.各工序控制要点,控制点 （1）要尽可能保证涂布的一致性，操作时应注意浆料粘度的变化、料斗上液面高度的变化、涂布速度的变化； （2）铝箔上浆料薄层进入烤箱干燥，除去NMP溶剂（NMP沸点202，闪点95）。干燥过慢，涂层表面有流动性，厚度不稳定，干燥过快，表面形成PVDF膜层，内部的NMP溶剂挥发会造成表面层起皱现象，为保证NMP均匀蒸发，通常采用分段干燥，中间段温度最高。正极一般为100-130，负极若采用水性体系，干燥温度一般为75-90；还有干燥过程NMP挥发
6、，涂布浆料的组成不断变化，所以配制浆料的NMP溶剂的量、升温方式和加热时间，对此都有影响； （3）加热温度或时间不够，难以除去浆料中的液体，使部分粘结剂溶解，造成活性物质剥落；加热温度过高，则粘结剂发生晶化，也会使活性物质剥落，从而造成电芯内短路。另外，干燥温度和烘干时间不合适还会造成铝箔氧化和极片偏湿； （4）涂布和干燥要做到首件三检-厚度、质量、尺寸符合要求，并定时检验对应的拉浆速度、烘烤时间、间隙等。,20,3.各工序控制要点,关于条痕暗痕的解释： 暗痕是由于涂布时，极片表面部分厚度不均，出现色差，显示外观为暗痕。厚度不均的原因可能是（1）在拉浆过程中因刀口有异物或刀口表面不平整（有豁口
7、），造成极片表面厚度不均匀的现象；（2）在辊压前或辊压后出现的呈线状的痕迹。多因刀口未打开的颗粒，或有小的干浆料卡在刀口上所致。,21,3.各工序控制要点,FT-1暗痕的SEM图：,22,3.各工序控制要点,FT-1暗痕的SEM图：,23,3.各工序控制要点,FT-1暗痕的SEM图：,24,3.各工序控制要点,3.3 压光与切片 极片经过压实，一方面可以增加极片的比容量，使活性物质欲导电剂、集流体充分接触，有利于活性物质电化学性能充分发挥；另一方面，滚压后极片强度提高，光洁度增大，有利于后续工艺加工，减少损耗。,25,3.各工序控制要点,控制点 （1）滚压应注意厚度符合工艺要求； （2）压片时
8、应注意气泡、掉料、极片变形、波浪边等； （3）对辊机辊径越大越好； （4）极片分切尺寸规格符合工艺要求，不掉料、无波浪边，毛刺符合工艺要求；,26,3.各工序控制要点,3.4 极片,27,3.各工序控制要点,28,3.各工序控制要点,控制点 （1）无掉粉，波浪边； （2）极片尺寸符合工艺要求； （3）贴胶及极耳焊接符合要求； （4）毛刺符合工艺要求。,29,3.各工序控制要点,3.5 卷绕入壳点底焊滚槽 遵循负极包住正极原则有以下控制点： （1）卷绕头部尾部，负极超出正极5mm以上； （2）极片边缘负极包住正极（X-ray检测）。 PS: 测试电芯是否内部短路，公司有哪几项措施？ （3）点底焊
9、符合工艺要求-焊接拉力，不虚焊，不过焊。 （4）滚槽符合工艺尺寸，无掉镀层等外观问题，无翘垫片现象。,30,3.各工序控制要点,内部短路问题:,31,3.各工序控制要点,32,3.各工序控制要点,33,3.各工序控制要点,3.6 烘烤注液 所有的控制点最主要的目的：水分控制！ 水分不合格的后果：电芯化成分容后CID翻转、 电芯低容低压、循环差等等问题。 此外：电芯注液量也是重要控制点。,34,3.各工序控制要点,3.7 封口 控制点： （1）满足封口工艺尺寸； （2）气密性满足要求； （3）无外观问题。,35,3.各工序控制要点,3.8 化成分容 化成：根据工艺要求设置工步，小电流放电，最终电
10、压不高于3.7V； 分容：根据工艺要求设置分容工步； PS：温度对化成和容量的影响较大，所以要控制车间温度。,36,3.各工序控制要点,化成目的： （1）激活正负极材料； （2）负极形成SEI膜。 成膜反应一般在：电压1.2V 电压2.5V，主要是H2和CO2产生，电压3.0V，EC、EMC、DMC分解，产生其它烷烃类气体，电芯3.0-3.5V产气最多，3.5V后SEI膜基本生成，电压3.8V， DMC和EMC分解产气为主。,37,4.锂离子电池基本概念,电压：电器工作时的电压3.0-4.2/2.5-4.2(单位：V)，放电时，电压不停下降，平台电压指占整个放电时间的绝大部分的那段电压，一般标
11、称电压是平台电压的中心电压，在此电压附近，充电和放电时电压变化都很慢。 内阻：电芯本身的电化学阻抗，包括欧姆电阻核电化学电阻，大电流放电时，内阻对放电特性的影响尤为明显（单位：m）。 容量：指在一定放电条件下，可以从电池获得的电量，即电流对时间的积分(单位：mAh或Ah ) 。 倍率：指电芯按照标称容量的倍数放电下，其放电能力的表述。,38,4.锂离子电池基本概念,循环：指二次电池按照一定的制度进行充放电，其性能衰减到某一程度时的循环次数。 存储性能：贮存性能。电池贮存一段时间后，会因某些因素的影响使性能发生变化，导致电池自放电，电解液泄漏，电池短路等。 放电特性：是指电池在一定的放电制度下，其工作电压的平稳性，电压平台的高低以及大电流放电性能等，它表明电池代负载的能力。,39,4.锂离子电池基本概念,IEC61960 规定，圆柱形和方形电池的规则如下： 圆柱形电池，3 个字母后连5 个数字。3 个字母，I 表示有内置的锂离子，L 表示锂金属或锂合金电极。第二个字母表示正极材料，C 表示钴，N 表示镍，M 表示锰，V 表示钒。第三个字母为R 表示圆柱形。 5 个数字，前2 个数字表示直径，后3 个数字表示高度，单位都为mm。 如：ICR 18650 就是直径为18mm，高度为65mm 的通用的18650 圆柱形电池。,40,Thank you！,
