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1、Li离子电芯核心制造工艺分为: 叠片工艺和卷绕工艺,制造工艺分类,两种工艺的主要区别和工艺名称来源 极片装配方式的区别,Part A:叠片工艺的主要工艺流程介绍,叠片工艺是将正极、负极切成小片与隔离膜叠合成小电芯单体,然后将小电芯单体叠放并联起来组成一个大电芯的一种Li离子电芯制造工艺。,叠片工艺的定义,小电芯单体叠片过程演示,负极,隔离膜,正极,叠片工艺示意图,叠片过程演示,叠片工艺示意图,叠片工序流程图(Main process),叠片工艺的主要工序流程图,搅拌 (Mixing),涂布 (Coating),对辊 (Pressing),模切 (Module Cutting),叠片 (Stac
2、king),焊接 ( Welding),顶封 ( Top Sealing),注液 ( Inject),预化 ( Formation),抽气封口 ( Degassing),测试,成型 ( Forming),化成 ( Aging),叠片工艺物料形态流程图,叠片工艺的主要工艺流程-Mixing,Mixing示意图,Mixing (搅拌) 工序功能:将正极或者负极粉料以及其他配料混合均匀,并调制成浆。,活性物质,导电剂,粘接剂,溶剂,搅拌罐,浆料控制点: 1.Viscosity粘度 2.Particle size颗粒度 3.Solid content固含量 工序控制点: 1.搅拌速度 2.搅拌温度 3
3、.搅拌时间 4.搅拌次序,叠片工艺的主要工艺流程-Mixing,Coating (涂布) 工序功能:将浆料连续、均匀地涂覆在传送集流体的表面,烘干,分别制成正负极片。,叠片工艺的主要工艺流程-Coating,原理:涂辊转动带动浆料,通过调整刮刀间隙来调节浆料转移量,并利用背辊或涂辊的转动将浆料转移到基材上,按工艺要求,控制涂布层的厚度以达到重量要求,同时,通过干燥加热除去平铺于基材上的浆料中的溶剂,使固体物质很好地粘结于基材上。,叠片工艺的主要工艺流程-Coating,Coating示意图,输出控制点: 1.涂布尺寸 2.涂布重量或密度 3.膜片粘接 4.外观 5.干燥度 输入控制点: 1.
4、速度 2. 温度 3. 间隙(刀表) 4. 张力,叠片工艺的主要工艺流程-Coating,Cold Lam (冷压) 工序功能:将Coating后的极片压实,达到合适的密度和厚度,卷绕工艺的主要工艺流程-Cold Lam,原理:通过调节压辊的间隙以调节压力,从而调节极片被压实的厚度和密度,Stacking(叠片) 工序功能:通过手工或夹具将正极极片、隔离膜、负极极片规则地重叠在一起。,叠片工艺的主要工艺流程- Stacking,叠片过程演示,Welding(焊接) 工序功能:将多个Al、Ni 极耳一起焊接成为裸电芯,叠片工艺的主要工艺流程- Welding,原理:超声波焊接利用超声频率(超过
5、16KH Z)的机械振动能量在静压力的共同作用下,将弹性振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及随后有限的温升,从而达到连接异种金属的目的。,叠片工艺的主要工艺流程- Welding,切去多余的极耳,焊接,焊接后的裸电芯,Top sealing(顶封) 工序功能:将裸电芯包上包装铝箔,对顶部和侧边进行热封装,叠片工艺的主要工艺流程- Top sealing,原理:包装铝箔分3层(尼龙层、铝层、PP层),封装时通过加热使PP溶化,同时加压(封头压合)使两层包装铝箔粘合在一起,达到封装的目的,叠片工艺的主要工艺流程- Top sealing,Inject(注液) 工序功能:将电解液加入到电芯中,并将
6、电芯完全封住 环境要求:电芯注液前要进行除水,关注过程要求低湿度 原理:水作为电解液中一种痕量组分,对锂离子电池SEI膜的形成和电池性能有非常大的影响,满充状态的负极与锂金属性质相近,可以直接与水发生反应。因此,在锂离子电池的制作过程中必须严格控制环境的湿度和正负极材料、电解液的含水量。,叠片工艺的主要工艺流程- Inject,叠片工艺的主要工艺流程- Inject,预化 工序功能:通过充放电方式将其内部正负极物质激活,同时在负极表面形成良好的SEI膜。 原理:锂电芯的化成是电池的初使化,使电芯的活性物质激活,即是一个能量转换的过程。锂电芯的化成是一个非常复杂的过程,同时也是影响电池性能很重要
7、的一道工序,因为在Li+第一次充电时,Li+第一次插入到石墨中,会在电池内发生电化学反应, 在电池首次充电过程中不可避免地要在碳负极与电解液的相界面上、形成覆盖在碳电极表面的钝化薄层,人们称之为固体电解质相界面或称SEI膜(SOLID ELECTROLYTE INTERFACE) 预化流程: 0.02C CC 210min to 3.4V; 0.1C CC 420min to 3.95V,叠片工艺的主要工艺流程- Formation,Forming(成型) 工序功能:将电芯外型作最后加工,叠片工艺的主要工艺流程- Forming,Degassing,Baking,切边,折边,释放化成产生的气体
8、,高温老化,切去气袋和多余的侧边,将侧边折起,完成电芯最终外形,叠片工艺的主要工艺流程- Forming,化成 工序功能:进一步形成稳定SEI,并检测电芯容量 老化 工序功能:电压挑选,叠片工艺的主要工艺流程- Aging,Part2:卷绕工艺的主要工艺流程介绍,卷绕工艺工序流程图(主要工序),卷绕工艺的主要工序流程图,搅拌 (Mixing),涂布 (Coating),冷压 (Cold Lam),裁片分条 ( Slitting ),焊接 ( Welding),卷绕 (Winding),顶封 ( Top sealing),注液 ( Inject),化成 ( Formation),成型 ( For
9、ming),测试,卷绕工艺的主要工艺流程-物料形态流程图,卷绕工艺的主要工艺流程-Mixing,Mixing示意图,Mixing (搅拌)与叠片工艺基本相同 工序功能:将正极或者负极粉料以及其他配料混合均匀,并调制成浆。,活性物质,导电剂,粘接剂,溶剂,搅拌罐,浆料检测点: 1.Viscosity粘度 2.Particle size颗粒度 3.Solid content固含量,Coating (涂布)-与叠片原理相同,方法不同 工序功能:将浆料间歇、均匀地涂覆在传送集流体的表面,烘干,分别制成正负极的极片卷。,卷绕工艺的主要工艺流程-Coating,原理:涂辊转动带动浆料,通过调整刮刀间隙来调
10、节浆料转移量,并利用背辊或涂辊的转动将浆料转移到基材上,按工艺要求,控制涂布层的厚度以达到重量要求,同时,通过干燥加热除去平铺于基材上的浆料中的溶剂,使固体物质很好地粘结于基材上。,卷绕工艺的主要工艺流程-Coating,Cold Lam (冷压) 工序功能:将Coating后的极片压实,达到合适的密度和厚度,卷绕工艺的主要工艺流程-Cold Lam,原理:通过调节压辊的间隙以调节压力,从而调节极片被压实的厚度和密度,卷绕工艺的主要工艺流程-Cold Lam,Cutting(裁片、分条) 工序功能:将冷压后的极片卷,先裁成大片,然后分成所需要的小条正负极极片,卷绕工艺的主要工艺流程-Cutti
11、ng,卷绕工艺的主要工艺流程-Cutting,Winding(卷绕) 工序功能:小条正负极极片、隔离膜卷绕组合成裸电芯,卷绕工艺的主要工艺流程-Winding,卷绕工艺的主要工艺流程-Winding,Top sealing(顶封)-与叠片工艺相同 工序功能:将裸电芯包上包装铝箔,对顶部和侧边进行热封装,卷绕工艺的主要工艺流程- Top sealing,原理:包装铝箔分3层(尼龙层、铝层、PP层),封装时通过加热使PP溶化,同时加压(封头压合)使两层包装铝箔粘合在一起,达到封装的目的,卷绕工艺的主要工艺流程- Top sealing,Inject(注液)-与叠片工艺基本相同 工序功能:将电解液加
12、入到电芯中,并将电芯完全封住 环境要求:电芯注液前要进行除水,关注过程要求低湿度 原理:水作为电解液中一种痕量组分,对锂离子电池SEI膜的形成和电池性能有非常大的影响,满充状态的负极与锂金属性质相近,可以直接与水发生反应。因此,在锂离子电池的制作过程中必须严格控制环境的湿度和正负极材料、电解液的含水量。,卷绕工艺的主要工艺流程- Inject,卷绕工艺的主要工艺流程- Inject,Formation(预化成)-与叠片工艺原理相同,流程不同 工序功能:通过充电方式将其内部正负极物质激活,同时在负极表面形成良好的SEI膜。 预化流程: Formation: 0.1C CC 200min to 3.95V,卷绕工艺的主要工艺流程- Formation,Forming(成型) 工序功能:将电芯外型作最后加工,卷绕工艺的主要工艺流程- Forming,Degassing,Baking,切边,折边,释放化成产生的气体,高温老化,切去气袋和多余的侧边,将侧边折起,完成电芯最终外形,卷绕工艺的主要工艺流程- Forming,