聚合物锂电池的生产流程安全问题
在聚合物锂离子电池的生产过程中，以下一些因素必须予以注意。生产出的聚合物锂离子电池经过包装后，进行化成。化成的条件比较关键，因为它涉及SEI膜的形成，以防止负极自发与电解液发生反应；同时，也可以使活性物质与电解质之间有良好的接触。一般而言，每一个生产厂家有自己的化成条件。
聚合物锂离子电池/原材料
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对于负极而言，除了使用溶于有机溶剂的聚合物作为黏合剂外，也可以使用溶于水溶液的聚合物作为黏合剂。图5为一种可溶于水的黏合剂聚（丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵）（AMAC）的结构示意图。它与聚偏氟乙烯相比，具有一定的优越性，有利于在负极表面形成导电性更高的SEI膜，有机电解液的渗透性更好。2
导电剂的分散尽管不是重要方面，但也不可忽视。前面已经讲述了导电剂的分散情况对于负极材料的影响，对于正极材料而言也起同样作用，影响正极容量的发挥和电池的倍率性能。例如对于LiMn2O4而言，采用新型的工艺比传统的工艺更能保证导电剂分散均匀，极化低，容量高，倍率性能好。不同工艺制备的LiMn2O4正极极片的容量与放电倍率的关系。3
正极和负极的比例对于不同的原材料而言也是不一样的。例如，对于天然石墨//LiFePO4而言，后者的容量应该等于天然石墨的容量与SEI膜形成所需要的电荷之和。另外，电极的厚度根据不同的材料，也有不同要求。4
目前商品用的聚合物锂离子电池基本上还是使用LiFP6的碳酸酯溶液作为增塑剂，在较高的温度（80~100℃）下，在微量水分或醇的引发下发生分解，并产生一些有毒的烷基氟化磷酸酯。该热分解在路易斯酸或锂和金属的复合氧化物的作用下受到抑制。
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在聚合物锂离子电池的化成和循环过程中，也会发生气胀等现象。对于以氧化钴锂为正极的情况，气胀的现象主要发生在4V以下，这是电解液被还原所致。当然，处于充电状态时，正极处于高价态，也会产生气体。氧化钴锂的气胀现象要明显低于LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2。后者在32V以上就开始发生气胀。因此，对于特定的用户而言，必须避免气胀的产生。在选择材料时这是一个主要指标。
注意事项
在化成过程中，电解液的组成对于电池的气胀具有明显影响。例如，在PVDF图9不同正极材料组装成的锂离子电池在不同充电状态下在90℃储存4h的膨胀情况基凝胶电解质中，采用1mol/LLiClO4的EC/PC电解液，约60％的电极表面存在气相，导致负极活性粒子之间的分离和结构的破坏；而1mol/LLiBF4的EC/γ丁内酯电解液，则只有少量气体增加，约3％。因此，化成以后的搁置时间与电解液的组分有关。有关化成的一些具体说明。化成后，将短路的电池挑出来，然后储存一段时间，再进行测量，如果电压衰减快，说明电池本身也是短路的，必须作为废品处理，严防流入市场，产生安全问题。经过这些步骤后，买家进行验货，然后装箱出厂。
电池保养常识：
1
记忆效应镍氢充电电池上常见的现象。具体表现就是：如果长期不充满电就开始使用电池的话，电池的电量就会明显下降，就算以后想充满也充不满了。所以保养镍氢电池的重要方式就是：电必须用完了才能开始充电，充满了电了才允许投入使用。现在常用的锂电池的记忆效应是可以小到忽略不计的。2
完全充电，完全放电
是针对锂电池来说的。
完全放电就是指把用电智能设备，如手机，调整到最低功率状态耗去电量直到手机自动关机的过程。
完全充电就是指把完全放电的用电智能设备，如手机，接到充电器上直到手机上提示“充满”的过程。3
过度放电
是针对锂电池来说的。
完全放电后锂电池内部还会留有少量电量，但这部分电量对于锂电池的活性和寿命至关重要。
过度放电：完全放电后，如果继续采用其它方式，如：强行再次开启手机、电池接小灯泡耗费残留电量的话，这叫过度放电，
会对锂电池造成不可逆转的伤害。4
保护芯片
锂电池对充放电时对接入的电流电压有极为严格的要求，为了保护电池不因为外界电环境失常而损坏，电池本体内部会设置管理电池状态的芯片。这个芯片同时还有记录电池容量，校正电池容量的功能。现在，就算是山寨手机电池也是不会节省这个关键的保护芯片的，不然山寨手机电池根本不可能用很久。5
过冲过放保护电路
用电智能设备内置的全面管理电池的芯片及电路。
比如手机上，就有这样的电路，大概功能如下：6
电时，提供最合适的电压电流给电池。在合适的时机停止充电。7
充电时，时刻检查电池残留电量，在合适的时机命令手机关机，防止过度放电。8
开机时，检查电池是否已被完全放电，如果已被完全放电，则提示用户充电，然后关机。9
避免电池或充电线电力异常，发现异常时断开电路，保护手机。10
过度充电：
是针对锂电池来说的。
正常情况下，锂电池充到一定电压（也就是充满）就会被上级电路截断充电电流，但由于某些设备内置的过冲过放保护电路的电压电流参数不同（如手机电池座充），导致虽已充满，但还未停止充电的现象。
过度充电也会导致电池性能伤害。11
激活
锂电池长期（三个月以上）不使用，会产生电极材料钝化，电池性能下降，可以采用三次完全充电、完全放电来解除纯化，发挥出电池的最高性能。二、常见错误观点：
1
首先使用必须进行完全放电，然后进行完全充电，重复三次，以便于激活电池。否则电池就永远都不好用了！！解答：如果实在闲的没事做，这么做可以，但不是必须
的，因为激活操作不是必须放在第一次使用就做的。只要随着不断的使用,电极钝化无需刻意激活也可以慢慢消失。
2
，充电时不要使用手机，对电池有害，也会产生超大量辐射伤害人体。
解答：充电时使用手机是否对电池有害要根据情况来说（本文后会说明），但是有一点可以确定的是，充电时使用手机绝对不会产生比平时使用手机多的辐射。
锂电池在寿命周期内只能充放电XXX次，所以每次用就尽量用到自动关机，每次充就尽量充到满电。
第一个子句是对的，后面是错的。
这个次数中的每一次，都是指完整的一次，比如从20%充电到30%停止充电，这个只算是1/10次，从80%放电到60%,只能算是1/5次。
前三次充电必须达到12小时，否则就影响电池性能。
如果是为了激活电池，只需要手机提示充满电就已经足够，一般手机，都会在5小时内提示充满，完成后如果继续接着充电器，过冲过放保护电路会截断手机的充电电流。之后电池就处于不状态，和充满后马上拨除充电线的效果是一样的。
前三次充电必须达到12小时是针对镍氢充电电池来说的，结果被很多厂家习惯性地、无知地写在锂电池用户手册上，没文化真可怕。国际大厂，如戴尔，联想，华硕，apple的产品上是绝对不会出现“12小时”这样的文字的。而且对于锂电池来说，这是共性，也是原理的一部分，不可能有的厂家生产的需要12小时，有的厂家的不需要。
需要注意的是，如果采用座充，由于绝大部分座充达不到官方线充的最高电流，
充电时间可能会超过6小时，但只要充满电，坐充也会自动断电，和用线充是一样的。
充满电了就最好马上拨除充电线，防止过充。
过冲过放保护电路不是吃素的，OK！！！如果发生过充，多半是因为过冲过放保护电路损坏，但以现在的电子产品工艺和抗压能力来说,这概率实在低到不行，不必提心吊胆。
手机一旦开始提示用户充电，就一定要马上充电，或者马上关机，避免过放。
过冲过放保护电路不是吃素的，OK！！！这个电路会在必要的时候（也就是过放之前）强制关机，不会损坏电池的。手机的提示是为了让用户提前知道，以提前做好处理或者心理准备。
需要注意的是，如果手机已经自动关机就千万不能为了打个电话而强行开机了，因为很有可能造成过放，而且由于保护的存在，开机未完成前多半会被过冲过放保护电路强行断电。三、正确地使用
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新出厂的电池：无需任何处理，如激活等，可直接投入正常使用。2
闲置不长时间的电池（三个月内）：无需任何处理（如激活等），可直接投入正常使用。3
置较长时间的电池（三个月以上）：可做激活处理，使得电池活性达到最高，也可不做，使其随着正常使用自然恢复到最高活性。4
子产品的评测人员，为了保证对电池续航时间的正确统计，有必要在测试前进行激活处理。5
锂电池正常充电方法：
随时充电，并可随时停止充电，不要有所顾忌。这点是锂电池的重要优点----无记忆效应决定的，请正视这个优点，并让您的锂电尽量展现它的这个重要优点。四、中的锂电池最怕什么
1
100℃以上高温
会严重影响电池寿命和储电能力，并可能成造成电池熔化，或爆炸。所以，请让锂电池远离火源及其它热源。2
5℃到100℃高温
是的，你没有看错，从35℃开始（人体温一般为36.2℃-37.2℃）电池寿命就开始被温度明显影响，温度越高，影响越大。
锂电池的设计寿命最少也有400次完全充放电，按手机平均每三天充一次电来算，一块电池应该至少能用三年半。但绝大多数电池都没有能活那么久，很大部分的原因是因为电池被人的体温影响，另一部分原因是因为被手机其它芯片发热所影响。
为什么笔记本电脑的电池为怎么总感觉没有手机的耐用，那是因为：其一、笔记本电脑发热比手机多的多，电脑芯片的热量很容易传导到电池上，超过40℃轻轻松。其二、为了更快的充电，笔记本充电电流一般较高，电池容量大，充电放电电池本身也会发热。其三、电池一般位于下面板处，更不容易散热。
再，如果您的设备在使用中会产生更大的热量，如手机长时间打电话，手机玩大型游戏，笔记本电脑玩游戏，并且这个热量会传导到电池上，加上充电时电池本身的发热，虽然不会产生安全风险，但也会影响到电池。
所以如果，发现充电使用中的设备发热明显（如iphone手机边充电边玩3D游戏），则可以考虑先等充满电了，再连着充电线玩。3
-40℃低温以下
会到达冰点彻底冻坏。4
10℃到-40℃低温
会降低电池续航能力，但不会对电池造成永久伤害，只要温度回到室温，电量又会自动恢复回来。五、闲置中的锂电池最怕什么：
1
35℃以上高温，和中锂电相同。2
满电后闲置，电池老化的比平时更快。3
分放电后闲置，电池闲置过程中会自放电，充分放电后电池自放电会造成过放。4
-40℃低温以下，会到达冰点彻底冻坏。5
锂电池理想状态：
中的锂电环境温度在20℃（差不多是室内温度）左右较为合适，此时电池放电充电性能均能最大化。
如果要长时间（三个月以上）闲置电池，请一定要充到40%左右再闲置（短时间就算了，关键是麻烦）。因为这样，所以电池出厂时，电池厂基本上都是充到40%再出厂的。
闲置的电池温度越低，老化越慢，但不要低于-40℃。
锂电池知识及生产流程锂电池知识及生产流程一、锂电池基本知识锂离子电池的特点?6?1 运用于汽车领域正成为一项核心技术?6?1 优点：重量轻、储能大、功率大、无污染、也无二次污染、寿命长、自放电系数小、温度适应范围宽泛，是电动自行车、电动摩托车、电动小轿车、电动大货车等较为理想的车用动力。?6?1 缺点是价格较贵、安全性较差。不过现在已有技术开发锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂等新型材料，大大提高了锂离子电池的安全性，而且降低了成本。各类蓄电池对比（纵向对比横向）铅酸镍镉镍氢锂离子传统液态聚合物铅酸质量能量密度、体积能量密度、工作温度范围、自放电率、可靠性质量能量密度、体积能量密度、自放电率质量能量密度、体积能量密度、电压输出、自放电率质量能量密度、体积能量密度、结构特点、自放电率镍镉更好的可循环性、电压输出、价格质量能量密度、体积能量密度质量能量密度、体积能量密度、电压输出、自放电率质量能量密度、体积能量密度、结构特点、自放电率镍氢更好的可循环型、电压输出、价格工作温度范围、更好的可循环性、自放电率、可靠性质量能量密度、体积能量密度、工作温度范围、自放电率、电压输出质量能量密度、体积能量密度、结构特点、自放电率锂离子传统液态更好的可循环性、安全、价格工作温度范围、更好
的可循环性、价格、安全价格、安全、自放电率、重复循环质量能量密度、体积能量密度、结构特点、安全、价格聚合物更好的可循环性工作温度范围、更好的可循环性、价格体积能量密度、更好的可循环性、价格工作温度范围、更好的可循环性绝对优势更好的可循 环性、价格工作温度范围、价格体积能量密度质量能量密度、体积能量密度、自放电率、结构特点质量能量密度、体积能量密度、自放电率、电压输出、结构特点资料来源：陈清泉、孙立清，电动汽车的现状及发展趋势，科技导报，2005年4月，第23卷第4期锂离子电池分类锂离子电池聚合物锂离子电池(LIP) 电解质为聚合物与盐的 混合物，这种电池在常温下的离子电导率低，适于高温使用。在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂，从而提高离子电导率，使电池可在常温下使用。采用导电聚合物作为正极材料，其比能量是现有锂离子电池的3倍，是最新一代的锂离子电池。固体聚合物电解质凝胶聚合物电解质聚合物正极材料液态锂离子电池(LIB) 聚合物锂电vs.液态锂电聚合物——下一代锂离子电池?6?1 优势1：用固体电解质代替了液体电解质–具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点；–不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，由此用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而提高整个电池的比容量。?6?1 优势2：可采用高分子正
聚合物锂电池的生产流程安全问题 在聚合物锂离子电池的生产过程中，以下一些因素必须予以注意。生产出的聚合物锂离子电池经过包装后，进行化成。化成的条件比较关键，因为它涉及SEI膜的形成，以防止负极自发与电解液发生反应；同时，也可以使活性物质与电解质之间有良好的接触。一般而言，每一个生产厂家有自己的化成条件。 聚合物锂离子电池/原材料 1 对于负极而言，除了使用溶于有机溶剂的聚合物作为黏合剂外，也可以使用溶于水溶液的聚合物作为黏合剂。图5为一种可溶于水的黏合剂聚（丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵）（AMAC）的结构示意图。它与聚偏氟乙烯相比，具有一定的优越性，有利于在负极表面形成导电性更高的SEI膜，有机电解液的渗透性更好。2 导电剂的分散尽管不是重要方面，但也不可忽视。前面已经讲述了导电剂的分散情况对于负极材料的影响，对于正极材料而言也起同样作用，影响正极容量的发挥和电池的倍率性能。例如对于LiMn2O4而言，采用新型的工艺比传统的工艺更能保证导电剂分散均匀，极化低，容量高，倍率性能好。不同工艺制备的LiMn2O4正极极片的容量与放电倍率的关系。3 正极和负极的比例对于不同的原材料而言也是不一样的。例如，对于天然石墨//LiFePO4而言，后者的容量应该等于天然石墨的容量与SEI膜形成所需要的电荷之和。另外，电极的厚度根据不同的材料，也有不同要求。4 目前商品用的聚合物锂离子电池基本上还是使用LiFP6的碳酸酯溶液作为增塑剂，在较高的温度（80~100℃）下，在微量水分或醇的引发下发生分解，并产生一些有毒的烷基氟化磷酸酯。该热分解在路易斯酸或锂和金属的复合氧化物的作用下受到抑制。5
锂离子电池工艺流程 正极混料 ●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。 ●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。
锂电池知识及生产流程 第一编 一、锂电池基本知识 1、锂离子电池的特点 1.1运用于汽车领域正成为一项核心技术 1.2优点：重量轻、储能大、功率大、无污染、也无二次污染、寿命长、自放电系数小、温度适应围宽泛，是电动自行车、电动摩托车、电动小轿车、电动大货车等较为理想的车用动力。 1.3缺点是价格较贵、安全性较差。不过现在已有技术开发锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂等新型材料，大大提高了锂离子电池的安全性，而且降低了成本。 二、各类蓄电池对比（纵向对比横向）
资料来源：清泉、立清，电动汽车的现状及发展趋势，科技导报，2005年4月，第23卷第4期 三、锂离子电池分类 四、聚合物锂电VS 液态锂电 4.1聚合物——下一代锂离子电池 优势1：用固体电解质代替了液体电解质 锂 离子 聚 合物 更好的可循 环性 工作温度围、更 好的可循环性、价 格 体积能量密度、 更好的可循环 性、价格 工作温度围、更好 的可循环性 绝 对 优 势 更好的可循 环性、价格 工作温度围、价 格 体积能量密度 质量能量密度、体积 能量密度、自放电率、 结构特点 质量能量密度、体积 能量密度、自放电率、 电压输出、结构特点
– 具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点； – 不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，由此用铝塑复合薄膜制造电池外壳， 从而提高整个电池的比容量。 优势2：可采用高分子正极材料 – 其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50％以上。 优势3：在工作电压、充放电循环寿命等方面都比锂离子电池有所提 高。 劣势：工作温度、循环性能上需要突破 五、锂离子电池产业链分析 5.1最上游：矿资源 5.1.1最上游是矿资源，包括钴、镍、锰、磷、铁、锂及各种化 合物。目前，钴和锂用量最大。 5.1.2国钴生产领头企业有金川、华友、嘉利柯和优美科四家 ，年产量都在 1500吨以上，国金属钴储量极少，目前约 80%的金属钴靠进口。 5.1.3锂资源在中国储量相对丰富，仅次于智利、阿根廷。国 资源目前主要被、矿业掌控，并同时生产工 业级碳酸锂。而电池级碳酸锂则由天齐锂业、尼科国润供 应，其中天齐锂业技术最成熟，是行业标准制定者，约占 国60%的市场份额，并且有部分出口。
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+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔）正极2.0 负极构造 石墨+导电剂+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：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 LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子) 负极上发生的反应为 6C+XLi++Xe=====LixC6 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。 二工艺流程
1.正负极配方 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） 正极） (10μm):93.5% LiCoO 2 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810:1496 a)正极黏度控制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。 ●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，粒径一般为2-5 μm；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。 ●PVDF粘合剂：将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。 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。 ●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） 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1600:1417.5
锂电池生产工艺分析 关于循环不合格的分析 一、正负极活性材料的物化结构性质的影响 正负极活性材料的物化结构性质对锂离子的嵌入和脱嵌有决定性的影响，因而影响电池的循环寿命。正负极活性材料的结构是主要的影响因素，使用容易脱嵌的活性材料充放电循环时，活性材料的结构变化较小，而且这种微小变化是可逆的，因而有利于延长充放电循环寿命。 1、材料在充放电过程中的结构稳定性 材料在充放电过程中的结构稳定性有利于提高其充放循环性能。如尖晶石材料LiXMn2O4，具有优越的循环性能，其主要原因之一便是在锂离子的嵌入和胶出过程中，单元晶胞膨胀、收缩率小于1%，即体积变化小;LiXMn2O4(X大于等于1)电极 在充放过程中容量损失严重，主要是因为在充放电过程中，其颗粒表面发生Jahn-Teller畸变效应，单元晶胞膨胀严重，使结构完整性破坏。对材料进行适当的离 子掺杂可有效提高材料的结构稳定性。如对尖晶石结构LiXMn2O4进行适量的钴(Co)掺杂，因钴使该材料的晶格参数变小，在循规蹈矩环过程中晶体结构趋于稳定，从而有效改善了其循环稳定性。 2、活性材料的料度分布及大小影响 活性材料的粒度对其循环性能影响很大。研究表明:活性材料的粒度在一定范 围与材料的循环性能正相关;活性材料的粒度分布越宽，其循环性能就越差，因为当粒度分布较宽时，其孔隙度差，从而影响其对电解液的毛细管作用而使阻抗表现较大，当充电到极限电位时，大颗粒表面的锂离子会过度脱嵌而破坏其层状结构，而不利于循环性能。 3、层状结构的取向性及厚度的影响
具有高度取向性和高度层状有序结构且层状结构较厚的材料，因锂离子插入的方向性强，使用其大电流充电放循环时性能不佳，而对于一些具有无序性层状结构(混层结构)或层结构较薄的材料，由于其锂离子脱嵌速率快，且锂脱嵌引起的体积变化较小，因而其充放循环过程中容降率较小，且耐老化。 4、电极材料的表面结构和性质的影响 改善电极材料的表面结构和性质可有效抑制有机溶剂的共插入及其与电解液间的不良反应，如在石黑表面包覆一层有机聚合物热解碳，在一些正极活性材料如LiCOO2，LiC0XNi1-XO2等表层涂覆一层玻璃态复合氧化物如 LiO-Al2O3-SiO2，Li2O-2B2O3等可显著改善材料的充放电循环性能及电池的安全性。 二、电极涂层粘结强度的影响 正负极涂层的粘结强度足够高时，可防止充放循环过程中正负极优其是负极的粉化脱落或涂层因过度膨胀收缩而剥离基片，降低循环容降率 ;反之，如果粘结强度达不到要求，则随循环次数的增加，因涂层剥离程度加重而使电池内阻抗不断增大，循环容量下降加剧。具体说来，包括以下几方面的因素。 1、胶粘剂的材料选择 目前常用的粘合剂为水溶性有机氟粘合剂(PVDF，PTFE等)，其粘结强度受物理化学性能参数如分子量、热稳定性、热收缩率、电阻率、熔融及软化温度以及在溶剂中的溶胀饱合度、化学稳定性等的影响;此外，正极和负极所用的粘结剂及溶剂均要非常纯，以免因杂质存在而使电极中的粘结剂氧化和老化，从而降低电池的循环性能。 2、胶粘剂的配制 选用合适的粘合剂与溶剂相互作用后形成胶粘剂，它对涂膜有较强的附着力，但要注意配制时的温度、各组分间的比例，即配即用，不宜久放，涂好的极片也不
Mixing(配料) Mix solvent and bound separately with positive and negative active materials. Make into positive and negative pasty materials after stirring at high speed till uniformity. Coating（涂布） Now, we are in coating line. We use back reverse coating. This is the slurry-mixing tank. The anode（Cathode）slurry is introduced to the coating header by pneumaticity from the mixing tank. The slurry is coated uniformly on the copper foil, then the solvent is evaporated in this oven. （下面的依据情况而定）There are four temperature zones, they are independently controlled. Zone one sets at 55 degree C, zone two sets at 65 degree C, zone three sets at 80 degree C, zone four sets at 60 degree C. The speed of coating is 4 meters per minute. You see the slurry is dried. The electrode is wound to be a big roll and put into the oven. The time is more than 2 hours and temperature is set at 60 degree C. Throughout the coating, we use micrometer to measure the electrode thickness per about 15 minutes. We do this in order to keep the best consistency of the electrode. Vocabulary: coating line 涂布车间back reverse coating 辊涂coating header 涂布机头 Al/copper foil 铝/铜箔degree C 摄氏度temperature zones 温区 wind to be a（big）roll 收卷evenly/uniformly 均匀oven 烘箱 evaporate 蒸发electrode 极片 Cutting Cut a roll of positive and negative sheet into smaller sheets according to battery specification and punching request. Pressing Press the above positive and negative sheets till they become flat. Punching Punching sheets into electrodes according to battery specification, Electrode After coating we compress the electrode with this cylindering machine at about 7meters per minute. Before compress we clean the electrode with vacuum and brush to eliminate any particles. Then the compressed electrode is wound to a big roll. We use micrometer to measure the compressed electrode thickness every 10 minutes. After compressing we cut the web into large pieces. We tape the cathode edge to prevent any possible internal short. The large electrode with edge taped is slit into smaller pieces. This is ultrasonic process that aluminum tabs are welded onto cathodes using ultrasonic weld machine. We tape the weld section to prevent any possible internal short. And finally, we clean the finished electrodes with vacuum and brush. Vocabulary: cylindering 柱形辊压vacuum 真空particle 颗粒 wound 旋紧卷绕micrometer 千分尺internal short 内部短路 slit 分切ultrasonic 超声波weld 焊接
Mix solvent and bound separately with positive and negative active materials. Make into positive and negative pasty materials after stirring at high speed till uniformity. Coating （涂布） Now, we are in coating line. We use back reverse coating. This is the slurry-mixing tank. The anode（ Cathode） slurry is introduced to the coating header by pneumaticity from the mixing tank. The slurry is coated uniformly on the copper foil, then the solvent is evaporated in this oven. （下面的依据情况而定） There are four temperature zones, they are independently controlled. Zone one sets at 55 degree C, zone two sets at 65 degree C, zone three sets at 80 degree C, zone four sets at 60 degree C. The speed of coating is 4 meters per minute. You see the slurry is dried. The electrode is wound to be a big roll and put into the oven. The time is more than 2 hours and temperature is set at 60 degree C. Throughout the coating, we use micrometer to measure the electrode thickness per about 15 minutes. We do this in order to keep the best consistency of the electrode. Vocabulary: coating line涂布车间Al/copper foil铝/铜箔wind to be a （ big ） roll evaporate 蒸发 back reverse coating辊涂 degree C 摄氏度 收卷evenly/uniformly均匀 electrode 极片 Cutting coating header 涂布机头 temperature zones 温区 oven 烘箱 Cut a roll of positive and negative sheet into smaller sheets according to battery specification and punching request. Pressing Press the above positive and negative sheets till they become flat. Punching Punching sheets into electrodes according to battery specification, Electrode After coating we compress the electrode with this cylindering machine at about 7meters per minute. Before compress we clean the electrode with vacuum and brush to eliminate any particles. Then the compressed electrode is wound to a big roll. We use micrometer to measure the compressed electrode thickness every 10 minutes. After compressing we cut the web into large pieces. We tape the cathode edge to prevent any possible internal short. The large electrode with edge taped is slit into smaller pieces. This is ultrasonic process that aluminum tabs are welded onto cathodes using ultrasonic weld machine. We tape the weld section to prevent any possible internal short. And finally, we clean the finished electrodes with vacuum and brush. Vocabulary: cylindering柱形辊压wound旋紧卷绕vacuum 真空 micrometer 千分尺 particle颗粒 internal short 内部短路 slit分切ultrasonic超声波weld焊接
目录 1．设计的目的与任务 (1) 1.1课程设计背景 (1) 1.2课程设计目的与任务 (1) 2．设计的详细内容 (2) 2.1原材料及设备的选取 (2) 2.2电池的工作原理 (3) 2.3电池的制备工艺设计 (3) 2.3.1制片车间的工艺设计 (3) 2.3.2装配车间的工艺设计 (6) 2.3.3化成车间工艺设计 (7) 2.3.4包装车间工艺设计 (9) 2.4厂房设计 (9) 3．经济效益 (10) 4．对本设计的评述 (11) 参考文献 (12)
1．设计的目的与任务 1.1课程设计背景 自从1990年SONY采用可以嵌锂的钴酸锂做正极材料以来,锂离子电池满足了非核能能源开发的需要,同时具有工作电压高、比能量大、自放电小、循环寿命长、重量轻、无记忆效应、环境污染少等特点,现成为世界各国电源材料研究开发的重点[1~3]。锂离子电池已广泛应用于移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源,并在电动汽车技术、大型发电厂的储能电池、UPS电源、医疗仪器电源以及宇宙空间等领域具有重要作用[4~5]。 正极材料作为决定锂离子电池性能的重要因素之一,研究和开发更高性能的正极材料是目前提高和发展锂电池的有效途径和关键所在。目前,已商品化的锂电池正极材料有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂等,而层状钴酸锂正极材料凭借其电压高、放电平稳、生产工艺简单等优点占据着市场的主要地位,也是目前唯一大量用于生产锂离子电池的正极材料[6~8]。 18650电池是指外壳使用65mm高，直径为18mm的圆柱形钢壳为外壳的锂离子电池。自从上个世纪90年代索尼推出之后，这种型号的电池一直在生产，经久不衰。经过近20年的发展，目前制备工艺已经非常成熟，性能有了极大的提升，体积能量密度已经提高了将近4倍，而且成本在所有锂离子电池中也是最低，目前早已走出了原来的笔记本电脑的使用领域，作为首选电池应用于动力及储能领域。 1.2课程设计目的与任务 如前文所述，在目前商业化的锂离子电池中，很多厂家都选用层状结构的 作为正极材料。其理论容量为274mAh/g，实际容量为140mAh/g左右，也有LiCoO 2 作为正极材料的18650锂电报道实际容量已达155mAh/g。本设计拟通过以LiCoO 2 池电芯器件作为模型，从原料选择、设计原理、制备工艺、封装条件、工作情况等方面进行系统调研，并设计出相应的电池器件。设计者将通过查阅资料、课题讨论、技术交流等方式，逐渐设计出合理、科学的18650锂电池电芯，培养初步的科研思维和科研能力；通过这一综合训练，使我对实际的新能源产品有初步的、
锂离子电池生产过程中的重要质量管控点 第38卷 2008正第5期 lO月 电池 BATTERY BIMONTHLY V01.38.NO.5 Oct..2008 锂离子电池生产过程中的重要质量管控点吴雪平 (无锡日立麦克赛尔有限公司,江苏无锡214028) 摘要:介绍了锂离子电池封口体组件、卷绕、组装、注液、化成和特性检查过程中的一些重要的质量管控点,对焊接强度、毛刺、电极状态和短路等的控制目的及控制方法进行了说明。强调了x射线检查、耐电压检测、电压差管理等在质量管理上的重要性。 关键词:锂离子电池; 生产过程;质量控制点;X射线检查; 电压差管理 中图分类号:TM912.9文献标识码:A 文章编号:1001—1579(2008)05—0305—04 Important quality control points in manufacturing process of Li?ion battery WU Xue—ping (Wuxi Hitachi Maxell Co.,Ltd.,Wuxi,Jmn伊u 214028,China) Abstract:The important quality control points in manufacturing process of Li?ion battery such a8gasket sealing unit assembling, jelly roll winding,assembly,electrolytepouring,formation and characteristics checking wereintroduced.Control purpose andcontrol methods of welding intensity,cutting burr,dectrode alignment and short circuit were analyzed.The importance of X‘ray impection,with8t 龃ding voltage test and voltage drop control were emphasized. Key words:Li-ion battery;manufacturing process;quality control points;X—ray inspection;voltage drop control 锂离子电池的质量,尤其是安全性能受到了越来越多的消费者的关注。在电池设计上,有专门针对极端情况,即万一发生严重质量问题时的保护措施,如在电池的铝壳(正极罐)上有安全阀(开裂阀),还采用专门的保护电路(PCM) 和热敏电阻(PTC),防止过充电、过放电和过电流等情况下电池发热、起火及爆炸等危害人身和财产的事故…。更重要的是各生产厂家在生产过程中应针对一些薄弱点加强质量管控,从源头上防止出现各种可能涉及安全性能的质量异常。这些异常一旦出现,仅靠最终的出厂质量检查手段是很难全部检出和排除的。