《锂离子电池制造流程PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锂离子电池制造流程PPT课件（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、锂离子电池理论与工艺1大纲l电池分类电池分类l锂离子电池之电化学反应机理锂离子电池之电化学反应机理l锂离子电池之应用领域锂离子电池之应用领域l锂离子电池之结构锂离子电池之结构l液态锂离子电池之工艺流程液态锂离子电池之工艺流程l液态锂离子电池之生产设备液态锂离子电池之生产设备l锂离子电池之性能指标锂离子电池之性能指标l锂离子电池质量认证锂离子电池质量认证2电池种类划分l一次电池一次电池l小型二次电池：镍镉、镍氢、锂离子小型二次电池：镍镉、镍氢、锂离子l铅酸电池铅酸电池l动力电池动力电池l燃料电池燃料电池l太阳能电池太阳能电池-地面光伏发电地面光伏发电l其他新型电池其他新型电池3什么叫锂离子电池？
2、 l锂离子电池是指锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。嵌入化合物为正、负极的二次电池。l正极采用锂化合物正极采用锂化合物LiXCoO2、LiXNiO2或或LiXMnO2l负极采用锂负极采用锂-碳层间化合物碳层间化合物LiXC6。l电解质为溶解有锂盐电解质为溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6等有机溶液。等有机溶液。l在充放电过程中，在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象的称为的称为“摇椅电池摇椅电池”。充电池时，充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态。状态
3、。放电时则相反。放电时则相反。4锂离子电池电化学反应机理正极反应：LiCoO2= Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- 负极反应：C + xLi+ + xe- = CLix 电池总反应：LiCoO2 + C = Li1-xCoO2 + CLix 放电时发生上述反应的逆反应。5锂离子电池特点l高能量密度高能量密度l高工作电压高工作电压l长循环寿命长循环寿命l电化学特性稳定电化学特性稳定l荷电保持能力强荷电保持能力强l无污染无污染l无记忆效应无记忆效应6应用领域Li-ion Battery7锂离子电池结构l正极正极活性物质活性物质（LiCoO2LiMnO2LiNixCo1-xO2)导电剂、
4、溶剂、粘合剂、基体导电剂、溶剂、粘合剂、基体l负极负极活性物质活性物质（石墨、（石墨、MCMB)粘合剂、溶剂、基体粘合剂、溶剂、基体l隔膜（隔膜（PP+PE）l电解液（电解液（LiPF6+DMCECEMC)l外壳五金件（铝壳、盖板、极耳、绝缘片）外壳五金件（铝壳、盖板、极耳、绝缘片）8方（角）形锂离子电池结构图9圆柱形锂离子电池结构图密封圈限流开关隔膜绝缘垫10软包装锂离子电池结构图11锂离子电池结构正极正极基体：铝箔（约0.020mm厚)正极物质：钴酸锂+碳黑+PVDF正极集流体：铝带（约0.1mm厚）12锂离子电池结构负极负极基体：铜箔（约0.015mm厚)负极物质：石墨+CMC+SBR负
5、极集流体：镍带（约0.07mm厚）13锂离子电池结构隔膜l材质：单层PE（聚乙烯）或者 三层复合PP（聚丙烯） +PE+PPl厚度：单层一般为0.0160.020mm 三层一般为0.0200.025mm14锂离子电池结构电解液l性质： 无色透明液体，具有较强吸湿性。l应用： 主要用于可充电锂离子电池的电解液，只能在干燥环境下使用操作（如环境水分小于20ppm的手套箱内）。l规格： 溶剂组成 DMC:EMC:EC =1:1:1 （重量比） LiPF6浓度 1mol/ll质量指标： 密度（25）g/cm3 1.230.03 水分（卡尔费休法） 20ppm 游离酸（以HF计） 50ppm 电导率（2
6、5） 10.40.5 mscm15液态锂离子电池生产工艺流程配料卷绕注液检测包装拉浆制片化成激光焊裁片16配料工艺流程正极干粉处理正极筛浆料正极混干粉正极真空搅拌负极干粉处理负极真空搅拌负极筛粉负极搅拌负极筛浆料正极拉浆负极拉浆正极负极17拉浆工艺流程送 带上 浆正、负极浆料正、负极裁片烘烤收 带18裁片工艺流程正极裁大片正极划线刮粉正极片辊切负极裁大片负极称重分档负极划线刮粉负极片辊切正极称重分档负极吸尘正极制片负极制片19制片工艺流程正极真空烘烤正极吸尘正极片辊压负极真空烘烤负极吸尘负极片辊压负极贴胶纸正极焊极耳负极焊极耳卷绕卷绕正极贴胶纸正极吸尘负极冲压极耳20卷绕工艺流程卷绕贴底部胶纸
7、压芯入壳正、负极片配片隔膜隔膜裁剪测短路套绝缘片并固定负、正极极耳点焊离心入壳测短路压盖帽激光焊底部超声焊铝镍复合带21激光焊工艺流程上夹具称重分级激光焊接注液全检内阻全检气密性22注液工艺流程真空烘烤称重注液化成贴胶纸套胶圈擦洗23化成工艺流程高温烘烤分容化成测电压、贴不干胶，半成品入库清洗压钢珠高温贮存自检电压铝镍复合片点焊24检测包装工艺流程充电反充电放电客户装盒、包装全检电压清洗全检内阻全检尺寸25液态锂离子电池生产所用设备l真空搅拌机真空搅拌机l拉浆机（涂布机）拉浆机（涂布机）l裁切机裁切机l辊压机辊压机l卷绕机卷绕机l激光焊机激光焊机l真空注液机真空注液机l化成检测柜化成检测柜26
8、液态锂离子电池性能l常规性能：常规性能：容量容量电压电压内阻内阻l可靠性性能：可靠性性能：循环寿命循环寿命放电平台放电平台自放电自放电贮存性能贮存性能高低温性能高低温性能l安全性能安全性能过充过充短路短路针刺针刺跌落跌落湿水湿水低压低压振动振动27容量l在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，以在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，以符号符号C表示。常用的单位为安培小时，简称安时（表示。常用的单位为安培小时，简称安时（Ah）或毫安时（或毫安时（mAh）。）。l电池容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。电池容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。l理论容量是把活性物质的质量按
9、法拉第定律计算而得的理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高理论值。为了比较不同系列的电池，常用比容量的最高理论值。为了比较不同系列的电池，常用比容量的概念，即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，概念，即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为单位为Ah/kg（mAh/g)或或Ah/L(mAh/cm3)。l实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为于放电电流与放电时间的乘积，单位为Ah，其值小于，其值小于理论容量。理论容量。l额定容量也叫保证容量，是按国家或有关部门颁布的标额定容量
10、也叫保证容量，是按国家或有关部门颁布的标准，保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度准，保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。的容量。28电压l开路电压开路电压电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电池电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池的正极的还原电极电势与负极电的开路电压等于电池的正极的还原电极电势与负极电极电势之差。极电势之差。l工作电压工作电压工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示的工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称放电电压。在电池放电初始的工作电压称电压，又称放电电压。在电池放电初始的工作电压称为初始电压。为初始电压。电池
11、在接通负载后，由于欧姆电阻和极化过电位电池在接通负载后，由于欧姆电阻和极化过电位的存在，电池的工作电压低于开路电压。的存在，电池的工作电压低于开路电压。29内阻l电流通过电池内部时受到阻力，使电池的电压降低，电流通过电池内部时受到阻力，使电池的电压降低，此阻力称为电池的内阻。此阻力称为电池的内阻。l电池的内阻不是常数，在放电过程中随时间不断变化，电池的内阻不是常数，在放电过程中随时间不断变化，因为活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地因为活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。改变。l电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学
12、极化与浓差极化。内阻的存在，使电池放电时电化学极化与浓差极化。内阻的存在，使电池放电时的端电压低于电池电动势和开路电压，充电时端电压的端电压低于电池电动势和开路电压，充电时端电压高于电动势和开路电压。高于电动势和开路电压。l欧姆电阻遵守欧姆定律；极化电阻随电流密度增加而欧姆电阻遵守欧姆定律；极化电阻随电流密度增加而增大，但不是线性关系，常随电流密度的对数增大而增大，但不是线性关系，常随电流密度的对数增大而线性增大。线性增大。30循环寿命l电池在完全充电后完全放电，循环进行，直到电池在完全充电后完全放电，循环进行，直到容量衰减为初始容量的容量衰减为初始容量的75%，此时循环次数即，此时循环次数即
13、为该电池之循环寿命为该电池之循环寿命l循环寿命与电池充放电条件有关循环寿命与电池充放电条件有关l锂离子电池室温下锂离子电池室温下1C充放电循环寿命可达充放电循环寿命可达300-500次（行业标准），最高可达次（行业标准），最高可达800-1000次。次。31放电平台l锂离子电池完全充电后，放电至锂离子电池完全充电后，放电至3.6V时的容时的容量记为量记为C1，放电至，放电至3.0V时的容量记为时的容量记为C0，C1/C0称为该电池之放电平台称为该电池之放电平台l行业标准行业标准1C放电平台为放电平台为70%以上，我们现在以上，我们现在可以作到可以作到83%-85%l放电平台对手机电池使用效果影
14、响最大，关放电平台对手机电池使用效果影响最大，关系到手机通话的声音清晰度系到手机通话的声音清晰度32自放电l电池完全充电后，放置一个月。然后用电池完全充电后，放置一个月。然后用1C放放电至电至3.0V，其容量记为，其容量记为C2；电池初始容量记；电池初始容量记为为C0；1-C2/C0即为该电池之月自放电率即为该电池之月自放电率l行业标准锂离子电池月自放电率小于行业标准锂离子电池月自放电率小于12%，我们可以做到我们可以做到6%-8%l电池自放电与电池的放置性能有关，其大小电池自放电与电池的放置性能有关，其大小和电池内阻结构和材料性能有关和电池内阻结构和材料性能有关33记忆效应l记忆效应是针对镍
15、镉电池而言的，由于传统工艺中负极为记忆效应是针对镍镉电池而言的，由于传统工艺中负极为烧结式，镉晶粒较粗，如果镍镉电池在它们被完全放电之烧结式，镉晶粒较粗，如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成次级放电平台。电池会储存这一放电平台并在下次循环中次级放电平台。电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点，尽管电池本身的容量可以使电池放将其作为放电的终点，尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上。在以后的放电过程中电池将只记得这电到更低的平台上。在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量。同样在
16、每一次使用中，任何一次不完全的放电一低容量。同样在每一次使用中，任何一次不完全的放电都将加深这一效应，使电池的容量变得更低。都将加深这一效应，使电池的容量变得更低。l消除记忆效应的方法，一是采用小电流深度放电（如用消除记忆效应的方法，一是采用小电流深度放电（如用0.1C放至放至0V）；一是采用大电流充放电（如）；一是采用大电流充放电（如1C）几次。）几次。l镍氢电池和锂离子电池均无记忆效应镍氢电池和锂离子电池均无记忆效应34锂离子电池质量认证35总结l电池是个比较复杂的电化学体系，涉及电池是个比较复杂的电化学体系，涉及到电化学、材料、机械、物理等学科到电化学、材料、机械、物理等学科l锂离子电池生产流程较长，每个质量控锂离子电池生产流程较长，每个质量控制点都非常重要制点都非常重要l大家可以根据自己工作性质有针对性的大家可以根据自己工作性质有针对性的进行研究、讨论进行研究、讨论36其他信息l锂离子电池锂离子电池l化学电源化学电源l理论电化学理论电化学l电池电池l电源技术电源技术l网站：网站：中国电池在线（）中国电池在线（）BYD（)电池网主页（电池网主页（）37
