聚合物鋰離子電池生產(chǎn)基礎(chǔ)工藝培訓(xùn).ppt

軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 呂江英 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 一 理論知識二 基本物料三 制造流程四 最后的原則五 常用知識 一 理論知識電化學(xué)原理LiMxOy C6LI1 zMxOy LizC6充電時 鋰離子由正極遷移到負(fù)極 并嵌入石墨層 放電時 鋰離子由負(fù)極石墨層脫出 嵌入到正極活性物質(zhì)層 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 一 理論知識 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 二 基本物料1 電池基本組成正極 正極活性物質(zhì) 導(dǎo)電劑 粘接劑 集流體 極耳負(fù)極 正極活性物質(zhì) 導(dǎo)電劑 粘接劑 集流體 極耳隔膜 聚乙烯薄膜或者聚乙烯聚丙烯三層膜或者粘接了無機(jī)粉末的無紡布隔膜 電解液 導(dǎo)電鋰鹽的有機(jī)溶液 包裝膜 鋁塑多層膜 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 二 基本物料2 正極鋰離子電池的正極活性物質(zhì)為鋰金屬氧化物或者其它類型的化合物 如 鈷酸鋰 錳酸鋰 鋰鈷錳鎳酸鋰 磷酸亞鐵鋰 磷酸鈷鋰 磷酸錳鋰 磷酸釩鋰 聚苯胺等 目前量產(chǎn)的鋰離子電池的正極活性物質(zhì)都含有鋰元素 并且鋰離子能夠在一定的電壓條件下嵌入和脫出 正極的導(dǎo)電劑一般為導(dǎo)電炭黑 常用的有SP S 0 KS6等 正極的粘接劑一般使用PVDF 主要型號有761 761A等 適用于有機(jī)溶劑體系 也有使用水性粘接劑的 主要是一些聚丙烯酸酯類的粘接劑 如 LA132 F105等 也有使用SBR的 SBR使用時 要配合CMC增稠劑使用 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 二 基本物料3 負(fù)極負(fù)極活性物質(zhì)為石墨或者其它物質(zhì) 如 硅 錫 鈦酸鋰等 石墨有人造石墨和天然改性石墨 或者兩者的混合物 也有將硅 錫等材料的納米顆粒和石墨混用的 可以大大提高負(fù)極的比容量 鈦酸鋰具有非常好的性能 具有零形變的特性 并且高倍率放電性能非常好 負(fù)極的導(dǎo)電劑一般也是導(dǎo)電炭黑SP 或者不使用導(dǎo)電劑 負(fù)極的粘接劑也分為有機(jī)溶劑性的和水性的 和正極相同 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 二 基礎(chǔ)物料4 電解液電解液多為六氟磷酸鋰的1mol L碳酸酯溶液 根據(jù)電池的不同用途 溶質(zhì)也可以是 六氟砷酸鋰 高氯酸鋰 三氟甲基二乙基磺酸鋰或者其組合等 溶劑可以是碳酸二甲酯 碳酸乙酯 碳酸丙烯酯 碳酸甲乙酯或者其不同比例的組合等 電解液根據(jù)不同的安全性能的要求會添加不同的增強(qiáng)安全性能的添加劑 如防過充的 阻燃的 提高高溫性能的 提高儲存性能的 提高低溫性能的等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 二 基礎(chǔ)物料5 隔膜常用的隔膜有三種 聚丙烯隔膜 聚乙烯和聚丙烯三層膜 粘接了無機(jī)顆粒的無紡布隔膜 聚丙烯隔膜的制備有干法和濕法兩種方法 干法屬于拉伸膜 濕法屬于涂布造孔類成膜 一般來說 濕法隔膜性能更好一點 厚度一般有16 20 22 26微米 三層隔膜是由聚乙烯拉伸膜和聚丙烯拉伸膜復(fù)合而成 具有干法隔膜的特性 厚度一般有22 26 30微米 無紡布隔膜有無機(jī)顆粒粘附到無紡布上制成 具有不收縮 吸液量大的有點 安全性能非常好 但是需要更高的干燥條件 厚度一般有30 45微米 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 二 基本物料6 集流體正極的集流體一般為鋁箔 也有使用鈦箔或者其它箔材的 適用于一些特殊的用途 鋁箔為壓延工藝制作 目前常用的厚度為15微米 面密度在36 40g m2左右 為了增強(qiáng)鋁箔的拉伸強(qiáng)度 普遍在鋁箔中增加了其它元素 形成合金 后期還使用了其它工藝來增強(qiáng)鋁箔的拉伸性能 負(fù)極的集流體一般為銅箔 也有使用不銹鋼或者鎳箔的 銅箔有電解銅箔和壓延銅箔 同時電解銅箔有雙面光銅箔和單面光銅箔 常用銅箔的厚度為9微米 也有12微米的 面密度在89g m2到110g m2不等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 二 基本物料7 極耳正極的極耳使用的是金屬鋁極耳 負(fù)極使用的是鎳極耳 也可以使用銅極耳或者鍍鎳銅極耳 也有廠家使用鋁極耳 需要特殊保護(hù) 極耳膠有三種 白膠 黑膠 黃膠 白膠為一種物質(zhì) 改性的CPP 黑膠為多層結(jié)構(gòu) 最外層為改性CPP 中間一層為PET 最內(nèi)層為改性的CPP 黃膠類似黑膠 不同的是中間一層為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的無紡布 三種極耳各有優(yōu)劣 白膠的熱封參數(shù)比較難以掌控 容易過熔 黑膠比較硬 難以彎折 且易分層 黃膠極耳柔軟 但是同樣存在這容易分層的缺點 極耳需要能夠耐電解液的浸泡 需要能夠通過高溫高濕的檢驗 鋁極耳要能夠彎折多次不斷 鎳極耳要容易上錫 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 二 基本物料8 包裝膜軟包裝鋰離子電池的包裝膜為鋁塑膜 鋁塑膜的主要生產(chǎn)廠家有兩家 日本印刷DNP和昭和電工SHOWA 鋁塑膜由多層聚合物薄膜和Al層復(fù)合而成 最外層為PET或者NYLON層 粘接到Al層 內(nèi)層為CPP層 也有在CPP和Al層間多粘接一層PET層的 用來防止短路 鋁塑膜的厚度常用的為112或者122微米厚的 也有用于超薄電池的87微米和動力電池的150微米厚度 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程1 來料檢驗 入庫2 前段領(lǐng)料 干燥 冷卻 混料 涂布 斷切 滾壓 分條 分檔 焊接極耳 拍平 粘接保護(hù)膠紙3 分切隔膜 沖殼4 中段卷繞 疊片 平壓及測短路 入殼 頂封 側(cè)封 測短路及開口5 后段干燥 注液 靜置 預(yù)充 抽氣 封邊 切邊 折邊 第一次分容 老化 第二次分容 全檢 噴碼 出貨6 PACK來料全檢 正極轉(zhuǎn)鎳 加錫 加保護(hù)板 加線 膠紙 熱縮膜 全檢 噴碼 包裝出貨 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程1 來料檢驗 入庫1 1 正極材料檢驗項目外包裝 重量 色澤 比表面積 粒徑 PH值 振實密度 發(fā)揮容量 加工性能 化學(xué)成分 水分等 1 2 粘接劑 固體粘接劑PVDF 外包裝 重量 色澤 振實密度 溶解性能 水分 分子量等 1 3 導(dǎo)電劑外包裝 重量 色澤 振實密度 比表面積 灰分 水分等 1 4 鋁箔外包裝 重量 外觀 色澤 厚度 寬度 面密度 強(qiáng)度等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程1 來料檢驗 入庫1 5 NMP外包裝 重量 色澤 含水量 溶解能力 游離氨含量等 1 6 負(fù)極活性材料外包裝 重量 色澤 振實密度 比表面積 含水量 發(fā)揮容量 灰分放電效率等 1 7 增稠劑外包裝 重量 色澤 含水量 分子量 粘度 溶解性等 1 8 粘接劑 水性SBR 外包裝 重量 色澤 固含量 PH值等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程1 來料檢驗 入庫1 9 銅箔外包裝 重量 外觀 厚度 寬度 色澤 面密度 強(qiáng)度等 1 10 膠紙 透明 高溫 外包裝 重量 長度 外觀 厚度 寬度 色澤 強(qiáng)度 粘接力 電解液浸泡等 1 11 鋁極耳外包裝 尺寸 和鋁塑膜熱熔性 耐電解液性 焊接性 彎折性等 1 12 鎳極耳外包裝 尺寸 和鋁塑膜熱熔性 耐電解液性 焊接性 上錫等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程1 來料檢驗 入庫1 13 隔膜外包裝 色澤 厚度 寬度 長度 熱收縮 孔隙率 強(qiáng)度等 1 14 鋁塑膜外包裝 色澤 厚度 寬度 長度 耐電解液性 可充深度 熱封焊接性 與極耳焊接性等 1 15 電解液外包裝 重量 生產(chǎn)日期 色澤 味道 導(dǎo)電率 密度 含水量 溶劑含量等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程1 來料檢驗 入庫1 16 轉(zhuǎn)鎳條外包裝 重量 尺寸 外觀 硬度 上錫性等 1 17 焊錫外包裝 重量 尺寸 外觀 熔融性 焊接性等 1 18 保護(hù)板外包裝 尺寸 外觀 保護(hù)性能 焊接性等 1 19 熱縮套管外包裝 尺寸 外觀 溫度性能 熱縮性能等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程2 前段領(lǐng)料 干燥 冷卻 混料 涂布 斷切 滾壓 分條 分檔 焊接極耳 拍平 粘接保護(hù)膠紙2 1 領(lǐng)料數(shù)量 尺寸 配比 型號規(guī)格等確認(rèn) 2 2 干燥物料 數(shù)量 溫度 時間 換氣間隔等 2 3 冷卻溫度 時間等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程2 前段2 4 混料物料 數(shù)量 比例 溫度 時間 速度 順序 真空度 清潔 粘度 刮缸 分散效果 調(diào)粘度等 2 5 涂布物料 數(shù)量 速度 溫度 面密度 外觀 尺寸 干燥效果等 2 6 斷切物料 數(shù)量 速度 尺寸 外觀等 2 7 滾壓物料 數(shù)量 速度 厚度 尺寸 外觀 次數(shù)等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程2 前段2 8 分條物料 數(shù)量 尺寸 毛刺 波浪型等 2 9 分檔物料 數(shù)量 尺寸 重量等 2 10 焊接極耳物料 數(shù)量 焊點數(shù)量 壓力 時間 功率 尺寸 間隙 焊接效果等 2 11 拍平物料 數(shù)量 效果 虛焊等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程2 前段2 12 粘接膠紙物料 數(shù)量 尺寸 效果等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程3 分切隔膜 沖殼3 1 分切隔膜隔膜供應(yīng)商 型號 外觀 規(guī)格 尺寸等 3 2 沖殼鋁塑膜供應(yīng)商 型號 厚度 尺寸 深度 裂痕 模具 腔體尺寸等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程4 中段卷繞 疊片 平壓及測短路 入殼 頂封 側(cè)封 測短路及開口4 1 卷繞 疊片 正負(fù)極片 隔膜是否符合要求 卷繞 疊片 方式 極片是否插入到規(guī)定位置 疊片數(shù)量 對齊度 是否存在負(fù)極包不住正極以及隔膜包不住負(fù)極的情況 結(jié)尾是否在規(guī)定位置 極耳間距 4 2 平壓及測短路壓力 電芯數(shù)量 限位 溫度 時間 厚度 間隙 短路 極耳間距 4 3 入殼殼子尺寸 正負(fù)極耳位置 是否合適 雜物等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程4 4 頂封熱封機(jī)溫度 壓力 時間 封刀寬度 封刀整潔度 膠條情況 鐵氟龍膠帶情況 封刀平行度 熱封效果 熱封寬度 擠膠 極耳膠外露高度 極耳間距等 4 5 側(cè)封熱封機(jī)溫度 壓力 時間 封刀寬度 封刀整潔度 膠條情況 鐵氟龍膠帶情況 封刀平行度 熱封效果 熱封寬度 擠膠 電芯高度等 4 6 測短路及開口正負(fù)極之間是否短路 正負(fù)極與鋁塑膜時候短路 正負(fù)極極耳是否反位 開口 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程5 后段干燥 注液 靜置 預(yù)充 抽氣 封邊 切邊 折邊 第一次分容 老化 第二次分容 全檢 噴碼 出貨5 1干燥干燥溫度 時間 數(shù)量 換氣次數(shù) 氮氣水分含量等 5 2注液電解液供應(yīng)商 型號 露點 容器干燥 清洗 氣壓 注液量 靜置時間 真空度 外觀 熱封溫度 時間 壓力等 5 3預(yù)充電芯 夾子清潔 是否反向 程序設(shè)置 電壓巡視 時間 容量 氣脹 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程5 4抽氣真空度 卡槽深度 寬度 時間 壓力 熱封溫度 失液量 厚度 外觀等 5 5封邊溫度 壓力 時間 5 6切邊切邊寬度 有效封邊寬度 5 7折邊折邊寬度 高度 電芯寬度 5 8第一次分容流程 容量 電壓等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程5 9老化老化溫度 時間 電芯狀態(tài) 電壓 容量 5 10第二次分容容量 流程 電壓等 5 11全檢尺寸 內(nèi)阻 電壓等 5 12噴碼字體 大小 位置 是否清洗 粘接牢固等 5 13出貨數(shù)量 電芯狀態(tài) 包裝 附件 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程6 PACK6 1 來料檢驗電芯全檢 外觀 電壓 內(nèi)阻 容量 尺寸 保護(hù)板全檢 外觀 性能 插頭 外觀 性能 線 膠紙 熱縮膜等進(jìn)行抽檢外觀 性能 6 2 正極轉(zhuǎn)鎳焊接強(qiáng)度 鎳帶尺寸 焊接尺寸 6 3 加錫加錫量 高度 短路 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 三 制造流程6 4 加保護(hù)板保護(hù)板規(guī)格 端子方向 虛焊 錫珠 聯(lián)錫 時間 溫度等 6 5 加線 膠紙 線 膠紙 的規(guī)格 方向 虛焊 錫珠 聯(lián)錫 時間 溫度等 6 6 熱縮膜型號 顏色 尺寸 溫度 速度等 6 7 全檢尺寸 內(nèi)阻 電壓 外觀 性能等 6 8噴碼字體 大小 位置 是否清洗 粘接牢固等 6 9出貨數(shù)量 包裝 附件等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 四 最后的原則鋰離子電池設(shè)計制造最根本的原則 1 盡一切辦法除去水分 2 負(fù)極可逆容量一定大于正極可逆容量 3 盡一切辦法去除毛刺 粉塵 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 五 常用知識1 鋰離子電池的能量密度的計算方法體積比能量 Wh L 容量 mAh 3 7 V 1000 長 寬 厚 mm3 重量比能量 Wh kg 容量 mAh 3 7 V 電芯重量 g 2 鋰離子電池的使用環(huán)境一般來講 鋰離子電池可以在 20 60攝氏度的環(huán)境中使用 使用不同的電解液體系可以增寬電池的使用溫度范圍 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 五 常用知識3 充放電電流的稱呼電流的規(guī)定一般為 C 比如0 5C C 代表的是電芯的容量 即 英文單詞 Capacity 的第一個字母 0 2C的電流就是0 2 標(biāo)稱容量 一般情況下 大于2 0C以上的放電電流就叫倍率放電了 4 充放電制度鋰離子電池使用先恒流再恒壓的充電方式 小的充放電電流對電池的損害小 有利于延長電池的壽命 一般情況下的充電電流為0 2 0 5C 放電電流為0 1 2 0C 5 充放電深度有100 的充放電深度 有50 的充放電深度 即 淺充淺放 淺充淺放有利于延長電池的壽命 充放電深度的比例就是充放電的容量和電池標(biāo)稱容量的比例 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 五 常用知識6 保護(hù)板由于鋰離子電池的安全性 在電壓過高時 電池會被過充 造成起火 膨脹 爆炸等安全隱患 電池過放會造成電池氣漲 短路等隱患 電池性能直接降低 因此 鋰離子電池必須配備保護(hù)線路板 限制電池的充放電電壓 以保護(hù)電池 鋰離子電池的充電截止電壓為4 2V 放電截止電壓為2 5V 保護(hù)板的充電截斷電壓為4 3V 放電截斷電壓為2 5 3 0V 7 鋰離子電池常用的標(biāo)準(zhǔn)國標(biāo) GB18287 2000 UL認(rèn)證 CE認(rèn)證 UN38 3 運(yùn)輸 等 8 鋰離子電池常做的安全檢測項目過充 過放 短路 高低溫 高溫高濕 熱沖擊 重物沖擊 擠壓 針刺 海拔模擬等 要求一般為不爆炸 不燃燒 不漏液等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 五 常用的知識9 電池的內(nèi)阻對電池性能的影響電池的內(nèi)阻越低 電池的倍率放電性能越好 電池的放電平臺就越高 容量相等的情況下 內(nèi)阻低的電池的功率會更高 同等條件下的放電時間就越長 同等型號的疊片電池比卷繞電池的內(nèi)阻要低 10 公司目前為什么不做疊片疊片效率非常低 導(dǎo)致人工成本非常高 且目前沒有熟手員工 11 扣式二次電池的用途主要用于一些對容量要求不高的用電器中 如無繩電話 遙控器 mp3 電子詞典等小型電器中 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 五 常用的知識12 電池的典型的充放電曲線圖是怎么樣的 紅色曲線為電壓 藍(lán)色曲線為電流 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 五 常用的知識13 電池的內(nèi)阻和容量有什么樣的關(guān)系 電池的內(nèi)阻和容量是逆相關(guān)的關(guān)系 即 容量越大 內(nèi)阻越小 容量越小 內(nèi)阻越大 但是二者并不是簡單的直線比例關(guān)系 而是和材料的種類 導(dǎo)電劑的種類以及含量 極片的厚度以及壓實 電解液的種類 隔膜的孔隙率以及厚度 甚至焊接的質(zhì)量 溫度等均有關(guān)系 內(nèi)阻的單位一般以毫歐 m 來表示 14 電池儲存應(yīng)該注意的事項由于鋰離子電池的電壓較高 同時 鋰離子電池不能夠過放 所以 一般情況下電池的儲存條件是半電 3 8V左右 溫度以不高于45攝氏度為好 電壓太高 容易短路出現(xiàn)火花 同時電池內(nèi)部反應(yīng)加劇 性能衰減加快 高溫也會使電池內(nèi)部反應(yīng)加劇 性能衰減加快 干燥環(huán)境 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 五 常用的知識15 電池的不良一般有哪些表現(xiàn)方式 電池的不良一般表現(xiàn)為 低 零 電壓 高內(nèi)阻 氣漲 漏液 充不進(jìn)電 不能夠放電 燃燒 開裂等 16 造成低電壓的原因有哪些 造成低電壓的原因可能有 內(nèi)部短路 外部短路 儲存時間太長 反向充電 保護(hù)板自放電大等 17 高內(nèi)阻的原因有哪些 造成高內(nèi)阻的原因可能有 電池儲存時間太長 電池經(jīng)受過過充電或者過放電 電池經(jīng)歷過高溫 電池經(jīng)歷過短路或者高倍率放電并導(dǎo)致內(nèi)部氣化 電池內(nèi)部沉鋰 電池內(nèi)部極片間接觸不良等 軟包裝鋰離子電池基礎(chǔ)培訓(xùn) 五 常用的知識18 造成電池氣漲的原因有哪些 導(dǎo)致電池氣漲的原因有 高溫 短路 過充電 過放電 高倍率放電 儲存過久后的充放電 電池密封不嚴(yán)密 內(nèi)部化學(xué)反應(yīng) 19 造成電池漏液的原因有哪些 熱封不良 極耳不良 外力刺穿 多次彎折都有可能造成電池漏液 20 導(dǎo)致電池充不進(jìn)電 放不出電的原因有哪些 導(dǎo)致電池充不進(jìn)電 放不出電的原因可能有 電池氣漲 電池高內(nèi)