图解电池生产过程
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锂电池生产制作流程及详解
锂电池是一种利用锂离子在正负极之间迁移产生电能的二次电池。它具有高能量密度、长寿命、轻质小巧等优点,被广泛应用于手机、电动车、无人机等设备中。下面将详细介绍锂电池的生产制作流程。
1.原材料准备
生产锂电池的关键原材料主要有正极材料、负极材料、电解液和隔膜。正极材料通常为氧化钴、氧化镍或锰酸锂等,负极材料为石墨或锂钛酸锂等。电解液一般由锂盐和有机溶剂组成,隔膜则用于隔离正负极。
2.正负极制备
将正极材料和负极材料加工成合适的形状和尺寸,一般是将它们混合后制成浆料,再涂覆在铝、铜等金属箔上,形成正负极片。这些金属箔将用作电池的电流收集器。
3.组装电池片
将正负极片叠加在一起,两极之间用隔膜隔开,形成一个电池片。在叠加过程中,需要注意正负极材料的对齐,以确保电池性能。
4.注入电解液
将电池片放入容器中,注入预先配好的电解液。电解液会被锂离子吸附,从而形成可逆的电化学反应。
5.封装和密封
将装有电池片和电解液的容器密封,通常使用铝箔和塑料膜进行封装,以防止电解液泄漏和外界杂质的进入。 6.电化学成形
将封装好的电池进行电化学成形,即通过外部电流的作用,让锂离子在正负极之间产生氧化还原反应。这一过程将导致电池的充电和放电特性的形成。
7.容量测试和分级
对生产出的锂电池进行容量测试,以确认其性能是否符合要求。然后将其按照容量分级,以满足不同应用场景的需求。
8.终测和整合
对分级后的锂电池进行最后一次测试,确保其质量和性能。然后将其整合到手机、电动车等设备中,以提供电力支持。
总结:
锂电池的生产制作流程包括原材料准备、正负极制备、组装电池片、注入电解液、封装和密封、电化学成形、容量测试和分级、终测和整合等步骤。每个环节都十分关键,只有确保每个步骤的质量可控和稳定性,才能生产出高质量的锂电池产品。
太阳能电池片生产流程解析
一、概念
太阳能电池: 就是将太阳能转化为电能的半导体器件。
二、工艺流程
太阳能电池工艺流程:清洗制绒→扩散→刻蚀→去PSG→ PECVD→丝网印刷→烧结→测试分档→分选→包装
(一)、制绒和清洗
硅片表面处理的目的:去除硅片表面的机械损伤层,清除表面油污和金属杂质,形成起伏不平的绒面,增加硅片对太阳光的吸收效率。
绒面腐蚀原理:利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取向上具有不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性,在硅片表面腐蚀形成角锥体密布的表面形貌,就称为表面织构化。角锥体四面全是由〈111〉面包围形成,反应式为:
Si+2NaOH+H2O →NaSiO3 +2H2 ↑
制备绒面的目的: 减少光的反射率,提高短路电流(Isc),最终提高电池的光电转换效率。
陷光原理:当光入射到一定角度的斜面,光会反射到另一角度的斜面,形成二次或者多次吸收,从而增加吸收率。
影响绒面质量的关键因素:1.NaOH浓度 2.异丙醇浓度 3.制绒槽内硅酸钠的累计量 4. 制绒腐蚀的温度 5.制绒腐蚀时间的长短 6.槽体密封程度7.异丙醇的挥发程度
化学清洗原理 HF去除硅片表面氧化层:
SiO2 + 6HF → H 2 [SiF6 ] + 2H 2 O
HCl去除硅片表面金属杂质:盐酸具有酸和络合剂的双重作用,氯离子能与
Pt2+、Au3+、 Ag+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金属离子 形成可溶于水的络合物。
★注意事项
NaOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品,其固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道,所以操作人员要按照规定穿戴防护服、防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学试剂伤害了员工的身体,马上用纯水冲洗30分钟,送医院就医。
(二)、扩散
太阳电池制造的核心工序——PN结(太阳电池的心脏)
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%。
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(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。因此为使中段的卷绕工艺能尽可能粗细均匀、紧密,要求正负极的涂布误差尽可能小,涂布机的先进程度会直接影响电池化学性能的优劣,以及最终产品的良品率(电池厂家通常要求在99%以上)。
铅酸蓄电池生产流程
铅酸蓄电池生产流程:
① 铅粉制造:
- 制造具有特定氧化度和物理性质的铅粉,用于后续的铅膏配制。
② 板栅铸造:
- 使用铅合金通过模具铸造出带有网格结构的板栅,作为活性物质的载体。
③ 铅膏配制:
- 将铅粉与水和硫酸混合,通过机械搅拌形成具有可塑性的铅膏。
④ 极板涂膏:
- 将铅膏均匀涂抹在板栅上,形成正负极板的活性物质层。
⑤ 极板固化:
- 将涂膏后的极板放置在特定条件下进行固化,形成稳定的活性物质结构。
⑥ 极板化成:
- 通过电化学过程激活极板上的活性物质,使其具备电化学活性。
⑦ 极板清洗:
- 清除极板表面可能残留的杂质或未反应物质。
⑧ 极板干燥:
- 干燥极板,去除在清洗过程中留下的水分。
⑨ 极板裁剪:
- 根据电池设计规格裁剪极板至合适尺寸。
⑩ 电池组装:
- 将正负极板间隔以隔板,装入电池壳体内,注入电解液。
⑪ 密封处理:
- 密封电池外壳,防止电解液泄漏和外部气体进入。
⑫ 初充电/化成:
- 对组装完成的电池进行首次充电,激活电池性能。
⑬ 性能测试:
- 对电池进行容量、电压、内阻等性能指标的测试,确保符合标准。
⑭ 质量检验:
- 对电池进行最终的质量检查,包括外观、尺寸和电气性能。
⑮ 包装:
- 合格的电池进行包装,准备出货或存储。
⑯ 物流配送:
- 组织物流,将包装好的电池运送至客户或仓库。