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1、基础知识(三)主题：电池不良项目的成因及各工序控制重点锂离子电池原理及工艺流程一、原理1.0 正极构造LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔） 正极2.0 负极构造石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体（铜箔） 负极3.0工作原理3.1 充电过程 正极上发生的反应为LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli+Xe(电子)负极上发生的反应为6C+XLi+Xe=LixC63.2 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
2、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（简化）配料-涂布-制片-装配-注液-化成-封口-分容-包装-出货三、电池不良项目及成因：1.容量低产生原因：a. 附料量偏少； b. 极片两面附料量相差较大； c. 极片断裂；d. 电解液少； e. 电解液电导率低； f. 正极与负极配片未配好；g. 隔膜孔隙率小； h. 胶粘剂老化附料脱落； i.卷芯超厚（未烘干或电解液未
3、渗透）j. 分容时未充满电； k. 正负极材料比容量小。2.内阻高产生原因：a. 负极片与极耳虚焊； b. 正极片与极耳虚焊； c. 正极耳与盖帽虚焊；d. 负极耳与壳虚焊; e. 铆钉与压板接触内阻大； f. 正极未加导电剂；g. 电解液没有锂盐； h. 电池曾经发生短路； i. 隔膜纸孔隙率小。3.电压低产生原因：a. 副反应（电解液分解；正极有杂质；有水）； b. 未化成好（SEI膜未形成安全）；c. 客户的线路板漏电（指客户加工后送回的电芯）； d. 客户未按要求点焊（客户加工后的电芯）；e. 毛刺； f. 微短路； g. 负极产生极晶。4.超厚产生超厚的原因有以下几点:a. 焊缝漏气
4、; b. 电解液分解; c. 未烘干水分;d. 盖帽密封性差; e. 壳壁太厚; f. 壳太厚;g. 卷芯太厚(附料太多；极片未压实；隔膜太厚)。5.成因有以下几点a. 未化成好（SEI膜不完整、致密）； b. 烘烤温度过高粘合剂老化脱料； c. 负极比容量低；d. 正极附料多而负极附料少； e. 盖帽漏气，焊缝漏气； f. 电解液分解，电导率降低。 6.爆炸a.分容柜有故障（造成过充）； b. 隔膜闭合效应差; c. 内部短路7.短路a. 料尘； b. 装壳时装破； c. 尺刮（小隔膜纸太小或未垫好）;d. 卷绕不齐； e. 没包好； f. 隔膜有洞; g. 毛刺8.断路 a)极耳与铆钉未焊
5、好，或者有效焊点面积小；b)连接片断裂（连接片太短或与极片点焊时焊得太靠下） 四、各工序控制重点(一) 配料：1.溶液配制： a)PVDF(或CMC)与溶剂NMP（或去离子水）的混合比例和称量；b)溶液的搅拌时间、搅拌频率和次数（及溶液表面温度）；c)溶液配制完成后,对溶液的检验:粘度(测试)溶解程度(目测)及搁置时间;d)负极:SBR+CMC溶液,搅拌时间和频率。2.活性物质:a)称量和混合时监控混合比例、数量是否正确；b)球磨：正负极的球磨时间；球磨桶内瓷珠与混料的比例；瓷球中大球与小球的比例；c)烘烤：烘烤温度、时间的设置；烘烤完成后冷却后测试温度。d)活性物质与溶液的混合搅拌：搅拌方式
6、、搅拌时间和频率。e)过筛：过120目（或150目）分子筛。f)测试、检验：对浆料、混料进行以下测试：固含量、粘度、混料细度、振实密度、浆料密度。（二）拉浆1.集流体的首检:a)集流体规格(长宽厚)的确认;b)集流体标准(实际)重量的确认;c)集流体的亲(疏)水性及外观(有无碰伤、划痕和破损)。2.敷料量（标准值、上、下限值）的计算：a)单面敷料量（以接近此标准的极片厚度确定单面厚度）；b)双面敷料量（以最接近此标准的极片厚度确定双面的极片厚度。）3.浆料的确认:是否过稠(稀)流动性好,是否有颗粒,气泡过多,是否已干结.4.极片效果:a)比重(片厚)的确认;b)外观:有无划线、断带、结料（滚轮
7、或极片背面）是否积料过厚，是否有未干透或烤焦，有无露铜或异物颗粒；5.裁片：规格确认有无毛刺，外观检验。（三）制片（前段）：1.刮片：a)来料规格（长宽厚）型号、外观确认；b)与该型号相对应的刮法（刮纸）确认；c)刮去的掉的尺寸和刮后极片外观（折痕、掉料、破损、浮料、未刮净、未擦净等）；2.分片：a)刀口规格、大片极片的规格（长宽）、外观确认；b)分出的小片宽度；c)分出的小片有无毛刺、起皱、或裁斜、掉料（正）。3.分档称片：a)称量有无错分；b)外观检验：尺寸超差（极片尺寸、刮后效果尺寸、掉料、折痕、破损、浮料、未刮净等）。4.烘烤:a)烤箱温度、时间的设置；b)放N2、抽真空的时间性效果（
8、目测仪表）及时间间隔。5.压片：a)确认型号和该型号正、负极片的标准厚度；b)最高档次极片压片后（NO.1或NO.1及NO.2）的厚度、外观有无变形、起泡、掉料、有无粘机、压叠。c)极片的强度检验；（四）制片后段：1.铝带、镍带的长度、宽度、厚度的确认；2.铝带、镍带的点焊牢固性；3.胶纸必须按工艺要求的公差长度粘贴；4.极片表面不能有粉尘。(四)盖帽1.外观：测量尺寸规格、检查有无毛刺、压伤、变形、生锈等；2.清洗连接片：检查连接片是否清洗干净；3.组装盖帽：检查各种配件是否与当日型号相符，装配是否到位；4.冲压盖帽：检查冲压高度及外观；5.全检：对前工序员工自检检查的效果进行复核，防止不良
9、品流入下一工序；6.折连接片：检查有无漏折、断裂、有无折到位；7.点盖帽：检查有无漏点、虚点、点穿；8.全检：对前工序员工自检检查的效果进行复核，防止不良品流入下一工序；9.套套管：检查尺寸、套管位置；10.烘烤：烘烤温度、时间、烘烤效果。(五)卷绕1.各型号的识别、隔膜纸、卷尺的规格、钢（铝）壳的卷绕注意事项；2.结存极片的标识状态；3.点负极的牢固度（钢、铝壳）；铝壳正极的牢固性、负极的外观；4.绝缘垫片的放置；5.折、压合盖帽（铝壳）注意杂物外露和铝壳外观的维护；6.定盖工位：偏移度。注意先下拉先生产。(六)焊接（封边）1.钢、铝壳电池焊接时注意沙孔；软包装电池封边时注意针孔（热封强度）
10、2.焊接铝壳/钢壳、软包装电池铝膜热封的调试、焊接时抽查的测试；3.检漏工位；4.打胶。注意先下拉先生产。(七)注液1.各种型号注液量；2.手套箱内的湿度和室内湿度；3.电池水分测试及放气和抽真空时间；4.烘烤前电池在烤箱放置注意事项；5.烘烤12小时后电池上下层换位；6.电池注液前后的封口。(八)检测1.分容、化成参数的设置；2.化成时电解液流出员工有没有及时擦掉；3.监督生产部新员工的操作；4.注液组下来的电芯上注液孔是否有胶纸脱落；5.各种实验电池是否明显标识区分；6.提前亮灯的点要查明原因；7.爆炸后该点的校对；8.钢、铝壳、聚合物检测柜的区分； 9、.封口挤压是否使铝电芯变形；10.
11、封口后上否及时清洗；11.夹具头是否清洁，是否有锈蚀；14.连接电脑的柜子爆炸后电压的查询，该点电压电流曲线的情况变化.15.搁置、老化和封口区的环境温湿度。(九)包装1.对有的客户抱怨过容量低的要注意容量分选的准确性；2.型号电池更改时是否清理整条拉,防止混料;3.检出的不良品是否用红色周转盒子装，是否明显标识；4订单上有特别要求的是否得到员工的理解和执行；5.喷码内容是否正确，喷码方向和位置是否正确；6.压板和铆钉上是否有胶；7.检测仪器是否在有效期内，防止失准仪器在线上使用（针对所有工位）。配 料 基 础 知 识一、 电极的组成：1、 正极组成：a、 钴酸锂：正极活性物质，锂离子源，为电
12、池提高锂源。b、 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。c、 PVDF粘合剂：将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。d、 正极引线：由铝箔或铝带制成。2、 负极组成：a、 石墨：负极活性物质，构成负极反应的主要物质；主要分为天然石墨和人造 石墨两大类。b、 导电剂：提高负极片的导电性，补偿负极活性物质的电子导电性。提高反应深度及利用率。防止枝晶的产生。利用导电材料的吸液能力，提高反应界面，减少极化。（可根据石墨粒度分布选择加或不加）。c、 添加剂：降低不可逆反应，提高粘附力，提高浆料黏度，防止浆料沉淀。d、 水性粘合剂：
13、将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。e、 负极引线：由铜箔或镍带制成。二、 配料目的：配料过程实际上是将浆料中的各种组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。配料大致包括五个过程，即：原料的预处理、掺和、浸湿、分散和絮凝。三、 配料原理：（一） 、正极配料原理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 m，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5-7m，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%
14、，吸油值300，粒径一般为 2-5 m；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：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。一般用120 oC常压烘烤2小时左右。（2） 导电剂：脱水。一般用200 oC常压烘烤2小时左右。（3） 粘合剂：脱水。一般用120-140 oC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
15、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。
