锂离子电池及动力电池包的生产工艺
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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 充电过程如上图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=====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. 负极产生枝晶。
锂离子动力电池生产工艺
锂离子动力电池生产工艺一般包括以下步骤:
1. 正极材料制备:正极材料是锂离子电池的核心部件之一,其制备通常包括混合、干燥、烧结、磨粉等步骤。
2. 负极材料制备:负极材料一般采用石墨材料,其制备包括粉碎、筛选、混合、涂布等步骤。
3. 电解液制备:锂离子电池的电解液一般为有机溶剂,如碳酸酯类、磷酸酯类等。
电解液制备包括混合、过滤、纯化等步骤。
4. 电池组装:将正、负极材料、电解液、隔膜等组装在一起,形成电池单体。
电池组装过程中需要注意材料的配比、温度控制、压力控制等。
5. 电池测试:对电池进行电性能测试,包括容量测试、循环寿命测试、温度性能测试等。
测试结果将用于产品质量控制和产品改进。
6. 封装和包装:将电池单体封装在保护壳中,添加保护电路和连接线,最终进行包装和标识。
包装过程中需要注意电池的安全性和稳定性。
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 充电过程如上图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。
正极上发生的反响为LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)负极上发生的反响为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,方向一样但路不同,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、根本工作原理1〕、正极反响:LiCoO2 ===== Li1-xCoO2 + x Li+ + xe-2〕、负极反响:6C + x Li+ + xe- ===== LixC63〕、电池反响:LiCoO2 + 6C ====== Li1-xCoO2 + LixC64〕、电池的电动势:〔1〕、定义:在没有电流的情况下,电池正、负极两端的电位差。
〔2〕、影响因素:由电极材料决定,不受其它任何辅助材料影响。
2、电压特性1〕、开路电压:用电压表直接测量的正、负极两端的电压。
E = V – I R2〕、工作电压范围:2.75 ~ 4.2 volt。
3〕、额定电压:3.6 volt。
4〕、平均工作电压: 3.72 volt。
动力电池生产工序
动力电池的生产工序主要包括以下几个步骤:
1. 材料准备:准备电池所需的正负极材料,包括锂、钴、镍、锰等金属负极材料以及石墨、锂铁磷酸盐等金属氧化物正极材料。
同时准备电解液、隔膜材料等其他配套材料。
2. 材料处理:将正负极材料进行粉碎、混合、烘干等处理,使其达到特定的颗粒度和化学组合。
3. 电极制备:将正负极材料涂覆在导电铜箔上,形成正负极片。
然后将正负极片进行卷绕或层叠,形成电极组。
4. 装配电池:将电极组与隔膜材料、电解液等进行层叠,形成电池芯。
然后将电池芯与保护板、外壳等组件进行装配,形成完整的电池。
5. 充电、激活:对装配好的电池进行充电和激活,使其具备正常的性能和使用寿命。
6. 质检:对生产好的电池进行质量检查,包括电池容量、内阻、循环寿命等指标的测试。
7. 封装、包装:对合格的电池进行封装和包装,以保护电池不受外界损害,并便于运输和销售。
需要注意的是,不同类型的动力电池(如锂离子电池、钠离子
电池等)在生产工序上可能存在一些差异。
此外,动力电池的制造过程需要遵守严格的环境和安全操作规范,以确保产品质量和制造安全。
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。
6、温度对分散速度的影响。
适宜的温度下,浆料流动性好、易分散。
太热浆料容易结皮,太冷浆料的流动性将大打折扣。
●稀释。
将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。
1.1原料的预处理(1)钴酸锂:脱水。
储能动力电池生产工艺
储能动力电池是以锂离子电池为主的一种电池,也是电动汽车中主要的能源储存方式。
储能动力电池的生产工艺可以分为以下几个步骤。
首先,需要准备电池的正负极材料和电解液。
正极材料通常采用锂铁磷酸盐、锂镍酸锰、锂钴酸锰等化合物,负极材料则通常采用石墨。
电解液通常是一种含有锂离子的有机液体。
接下来,需要将正负极材料制成电极片。
正极材料经过研磨和混料后,涂覆在铜箔上,负极材料也经过类似的工艺涂覆在铝箔上。
然后,正负极片分别进入烘箱中进行固化。
将电极片装配到电池壳体中。
通常情况下,电池壳体由两个壳体组成,正负极片分别与电池壳体的正负极接触。
接着,在电池壳体中注入电解液,保证电极片完全浸泡在电解液中。
装配电池的安全防护部件。
这些部件包括熔断器、保险丝等。
它们的作用是在电池发生异常情况时,阻止电流继续流动,从而减少电池的损坏。
进行电池的充放电测试。
在这个过程中,需要对电池进行多次充放电循环,以检验电池的性能和稳定性。
最后,需要对电池进行分容、分类和包装。
电池的分容是指根据电池的电容大小,将电池分成不同等级。
电池的分类是根据电池的性能和质量,将电池进行等级划分。
电池的包装则是将
电池放入特定的包装盒中,以便运输和销售。
总之,储能动力电池的生产工艺包括准备原材料、制作电极片、装配电池壳体、安装安全防护部件、充放电测试以及分容、分类和包装等多个步骤。
这些步骤的完成将会制造出高质量和性能稳定的储能动力电池。
新能源动力电池生产工艺咱来唠唠新能源动力电池的生产工艺哈。
一、电极材料制备1. 正极材料- 首先呢,得从各种原材料开始。
比如说吧,要是做那种含锂的正极材料,像钴酸锂之类的。
得先把锂盐、钴盐这些原料按照一定的比例称好。
这就好比做菜的时候,得先把各种调料按分量准备好一样。
然后把它们放到反应釜里,这个反应釜就像是一个超级大的魔法锅。
在里面通过一系列复杂的化学反应,让这些原料变成咱们想要的正极材料。
这个过程得控制好温度、压力还有反应时间,差一点都不行呢。
就像烤蛋糕,火候和时间不对,蛋糕就不好吃啦。
2. 负极材料- 对于负极材料,要是石墨类的负极材料,那也是从石墨原料开始加工。
要把石墨进行纯化处理,去除杂质,就像给石墨洗个超级干净的澡。
然后还要进行颗粒的整形和分级,把那些大小不合适的石墨颗粒挑出来,只留下大小均匀、形状合适的,这样才能保证负极材料在电池里的性能。
这就好比挑苹果,只挑那些大小均匀、长得好看的,那些歪瓜裂枣就不要啦。
二、电极片制作1. 浆料制备- 有了正极和负极材料之后,就要制作电极片啦。
先把正极或者负极材料和一些添加剂,像粘结剂、导电剂之类的,放到溶剂里搅拌,制成浆料。
这就像是做面糊一样,把面粉(电极材料)、糖和油(添加剂)放到水里(溶剂)搅拌均匀。
这个搅拌可不能马虎,得让各种成分充分混合,不然电极片的性能就会受影响。
要是搅拌不均匀,就像做蛋糕的时候,面粉有疙瘩,做出来的蛋糕肯定不好吃,电池性能也会大打折扣。
2. 涂布- 接着把浆料涂到金属箔片上,一般正极用铝箔,负极用铜箔。
这个涂布的过程就像是给金属箔片刷油漆一样,但是要求可高多了。
要涂得均匀,厚度也要精确控制。
如果涂得太厚或者太薄,电池的容量、充放电性能都会出问题。
就像给墙刷漆,刷得不均匀,墙就不好看,电池也是这个道理。
3. 干燥和辊压- 涂好之后要进行干燥,把溶剂蒸发掉,就像把刚洗的衣服晾干一样。
然后再进行辊压,把电极片压实,让电极材料和金属箔片贴合得更紧密。
一、锂电池生产制造流程及核心设备(一)生产流程锂电池的生产工艺分为前、中、后三个阶段,前段工序的目的是将原材料加工成为极片,核心工序为涂布;中段目的是将极片加工成为未激活电芯;后段工序是检测封装,核心工序是化成、分容。
锂电设备按照电池生产制造流程,划分为前段设备、中段设备、后段设备。
前段设备价值占比约40%,其中涂布机价值占75%,辊压机价值大于分切机。
三元材料对前段设备的性能要求更高,前段设备价值占比会逐步增加。
中段设备价值占比约30%,其中卷绕机价值占比70%。
目前卷绕机市场集中度较高,CR3达到60%-70%。
卷绕机高端市场受到韩国KOEM和日本CKD的竞争,国内高端市占率50%。
后段设备价值占比约30%,其中化成分容系统占70%,组装占30%。
图片(二)前段:打造涂覆有正负极活性物质的极片1、前段工序前段工序主要包括浆料搅拌、正负极涂布、辊压、分切、极片制作和模切。
搅拌:先使用锂电池真空搅拌机,在专用溶剂和黏结剂的作用下,混合粉末状的正负极活性物质,经过高速搅拌均匀后,制成完全没有气泡的浆状正负极物质。
涂布:将制成的浆料均匀涂覆在金属箔的表面,烘干,分别制成正、负极极片。
辊压:辊压机通过上下两辊相向运行产生的压力,对极片的涂布表面进行挤压加工,极片受到高压作用由原来蓬松状态变成密实状态的极片,辊压对能量密度的明显相当关键。
分切:将辊压好的电极带按照不同电池型号,切成装配电池所需的长度和宽度,要求在切割时不出现毛刺。
2、涂布机涂布的主要目的是将稳定性好、粘度好、流动性好的浆料,均匀地涂覆在正负极表面上。
其对锂电池的重要意义主要体现在一致性、循环寿命、安全性三方面。
在涂布过程中,若极片前、中、后三段位置正负极浆料涂层厚度不一致,或者极片前后参数不一致,则容易引起电池容量过低或过高,且可能在电池循环过程中形成析锂,影响电池寿命。
涂布过程要严格确保没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片中,如果混入杂物会引起电池内部微短路,严重时导致电池起火爆炸。
动力电池pack生产实用工艺流程动力电池PACK是新能源汽车的重要组成部分,由五大系统构成。
装配工艺类似于传统燃油汽车的发动机装配工艺,通过连接件将五大系统连接起来构成一个总成。
在制造过程中,气密性检测分为热管理系统级和PACK级,必须达到IP67等级。
软件刷写工艺是将BMS控制策略以代码的形式刷入到BMS中的CMU和BMU中,以实现电池状态信息数据的处理和分析。
电性能检测工艺包括静态测试、动态测试和SOC调整,每个公司有自己的标准,但国家对于新能源汽车动力的电性能要求是有规定的。
动力电池PACK是一种技术密集型产业,其组装过程包括贴片、电池焊接、固定和检测等多个环节。
相对于其他电池制造环节,PACK组装难以实现完全自动化,因此成为了劳动密集型的产业。
亚洲成为全球电池PACK组装基地的重要原因之一,而在消费电子电池PACK领域,台湾和大陆占据了全球主要市场份额。
动力电池PACK在自动化程度和技术要求上更高,属于技术密集型产业。
动力电池PACK的生产工艺流程包括电芯、模块、电气系统、热管理系统、壳体和BMS几个部分。
电池PACK是新能源汽车核心能量源,为整车提供驱动电能,主要通过壳体包络构成电池PACK主体。
___在电池PACK自动化生产线上有着非常丰富的经验。
11月24日,___发布了《关于调整GB/T.3-2015审查技术要求的通知》,为减轻企业负担,在保证产品安全前提下尽可能减少实测项目。
经汽车产品技术委员会讨论并得到主管部门批准,现对GB/T.3-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第3部分:安全性要求与测试方法》审查技术要求进行调整,新申报的汽车产品自2018年1月1日(公告第304批)开始执行。
据透露,___已成为___在德国之外最大的电池中心。
宁德时代总裁___表示,国家给补贴政策设置门槛是为了保证行业健康稳健的发展。
我国动力电池PACK业务起步较晚,技术水平较落后,但生产规模正在逐年增长。
锂离子电池原理及制造工艺知识点一、锂离子电池原理1、锂离子电池概述1.1锂离子电池的发展历史1958年美国加州大学的一位研究生提出以钠、锂等活泼金属做电池负极的设想;20世纪60年代中期,石油危机使国内外专家开始了锂电池的研究;1971年日本松下电器公司发明锂氟化碳电池,锂电池走向实用化和商品化;20世纪70年代,材料学界、物理学界发现锂等金属元素可以迁入到石墨中形成石墨化合物;1980年法国科学家提出石墨嵌入化合物可以取代金属锂作为锂二次电池负极;同年美国学者合成出嵌入化合物LiTO2(T=Co,Ni,Mn),其中的锂可以可逆的脱嵌和嵌入;1990年,日本索尼公司在上述基础上发明了锂离子电池;1992年,锂离子电池实现大规模商品化,实现二次电池史上的一次飞跃;1993年,美国贝尔电讯公司首先研制出聚合物锂离子电池;1995年,日本索尼公司开始试制大容量锂离子电池。
开始了锂离子动力电池的研究;1999年,聚合物锂离子电池实现产业化。
1.2锂离子电池的应用便携式用电器领域:移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机、MP3等小型医疗设备领域军用通讯设备领域航空、航天、航海及人造卫星领域;环保型动力机车领域其它1.3锂离子电池的优势工作电压高比能量高使用温度范围宽循环寿命长自放电低环保电池种类工作电压(V)体积比能量(Wh/L)质量比能量(Wh/kg)使用温度范围(℃)循环寿命(次)月自放电率(%)是否环保充电放电锂离子电池 3.6240~450100~1600~45-20~60500~1000≤10是BK锂离子电池 3.6385-3901500~45-20~60500~1000≤10是镍镉电池 1.2150~24060~700~45-20~6550020否镍氢电池 1.2190~28070~800~45-20~6550030是2、锂离子电池反应机理锂离子电池实际上是一种锂离子浓差电池,正、负电极为不同的锂离子嵌入化合物,充、放电过程为锂离子在不同电极上的嵌入和脱嵌过程。
锂离子电池制造工艺据涂布在线了解,差异主要来自于设备供应商不同、进口/国产比例差异等,工艺流程基本一致,价值量占比有偏差但总体符合该比例。
锂电生产前段工序对应的锂电设备主要包括真空搅拌机、涂布机、辊压机等;中段工序主要包括模切机、卷绕机、叠片机、注液机等;后段工序则包括化成机、分容检测设备、过程仓储物流自动化等。
除此之外,电池组的生产还需要Pack自动化设备。
锂电前段生产工艺:极片制造关系电池核心性能锂电池前端工艺的结果是将锂电池正负极片制备完成,其第一道工序是搅拌,即将正、负极固态电池材料混合均匀后加入溶剂,通过真空搅拌机搅拌成浆状。
配料的搅拌是锂电后续工艺的基础,高质量搅拌是后续涂布、辊压工艺高质量完成的基础。
涂布和辊压工艺之后是分切,即对涂布进行分切工艺处理。
如若分切过程中产生毛刺则后续装配、注电解液等程序、甚至是电池使用过程中出现安全隐患。
因此锂电生产过程中的前端设备,如搅拌机、涂布机、辊压机、分条机等是电池制造的核心机器,关乎整条生产线的质量,因此前端设备的价值量(金额)占整条锂电自动化生产线的比例最高,约35%。
锂电中段工艺流程:效率先行,卷绕走在叠片之前锂电池制造过程中,中段工艺主要是完成电池的成型,主要工艺流程包括制片、极片卷绕、模切、电芯卷绕成型和叠片成型等,是当前国内设备厂商竞争比较激烈的一个领域,占锂电池生产线价值量约30%。
目前动力锂电池的电芯制造工艺主要有卷绕和叠片两种,对应的电池结构形式主要为圆柱与方形、软包三种,圆柱和方形电池主要采用卷绕工艺生产,软包电池则主要采用叠片工艺。
圆柱主要以18650和26650为代表(Tesla单独开发了21700电池、正在全行业推广),方形与软包的区别在于外壳分别采用硬铝壳和铝塑膜两种,其中软包主要以叠片工艺为主,铝壳则以卷绕工艺为主。
据涂布在线了解,软包结构形式主要面向中高端数码市场,单位产品的利润率较高,在同等产能条件下,相对利润高于铝壳电池。