锂电池制造的13大流程及关键参数.docx

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1、锂电池制造的13大流程及关键参数随着技术不断发展，电池的各种全新制造工艺和技术层出不穷,今天我们就来看一看，锂电池的详细制作工艺。首先，锂电池制作可分为正极配料、负极配料、涂布、正极制片、负极制片、正极片制备、负极片制备、卷绕、入壳、滚槽、电芯烘烤、注液、超焊盖帽共13大步骤。1、正极配料锂电池的正极材料由活性物、导电剂、粘结剂组成，其具体制作流程如下：来料确认&烘烤一般导电剂需大约120C烘烤8小时，粘结剂PVDF则需约80,C烘烤8小时，活性物（1.FP、NCM等），视来料状态和工艺而定是否需要烘烤干燥。当前车间要求温度W40C、湖度W25舟RH。配置PVDF胶液如果采用湿法工艺，则需要提

2、前配好PVDF胶液（溶质PVDF,溶液NMP）PVDF胶液好坏对电池的内阻、电性能影响至关重要。影响打胶的因素有温度、搅拌速度。温度越高，胶液配出容易泛黄，影响粘结性；搅拌的速度太高，容易将胶液打坏，具体的转速需要看分散盘的大小而定，一般情况下分散盘线速度在10-15ms（对设备依赖性较高）。此时要求搅拌罐需要开启循环水，温度W30C。正极浆料此时需要注意加料的顺序（先加活性物和导电剂慢搅混合、再加入股液）、加料时间、加料比例，要严格按工艺执行。其次需要严格控制设备公转和自转速度（一般分散线速度要在17ms以上具体要看设备性能，不同厂家差别很大）、搅拌的真空度、温度。在此阶段需要定期检测浆料的

3、粒度和粘度，而粒度和粘度跟固含量、材料性能、加料顺序和制程工艺关系紧密。此时常规工艺要求温度30C湿度W25%RH、真空度-0.085MPa0浆料配完后就要将浆料转出至中转罐或涂布车间，浆料转出时需要对其过筛，目的就是过滤大颗粒物、沉淀和去除铁磁性等物质。大颗粒影响涂布到最后可能导致电池自放过大或矩路的风险；浆料铁磁性物质过高会导致电池H放电过大等不良。此时的工艺要求是温度W40C,海度W25SRH,筛网W1.OOH,粒度W15um（参数仅供参考）。2、负极配料负极和正极相似，除了活性物、导电剂、粘接剂以外，还需要分散剂。来料确认常规负极体系为水系混料过程（溶剂为去离子水），因此来料无需干燥要

4、求。此过程要求去离子水导电率在W1.us/cm。车间要求温度W40C、湿度W25%RH具体的工艺示意图如下：负极配料流程图制备胶液料确认完成后，首先制备胶液。此时石墨C和导电剂倒入搅拌机进行干混，建议不抽真空，开启循环水（干混时颗粒挤压摩擦产热严重），低速15-2OrPn1,间隔15分钟刮料循环2-3次。接下来将胶液倒入搅拌机中开启抽真空（W-009mpa）,低速15-2OrPm刮料循环2次，再调整转速（低速35rpm,高速1200-150OrPm）,运行15-60分钟（具体依各厂家的自身的湿法工艺而定）。最后将SBR倒入搅拌机中，建议此时快速低时搅拌（SBR屈于长链高分子物，速度过高时间过长

5、分子链易打断失去活性），建议低速35-40rpm,高速1200T800rpm,10-20分钟。粘度测量参考数值如下：粘度2000-4000mPa.s、粒度35um、固含量40-70%,抽真空过筛W1.oO目具体的工艺值需要根据材料物性、混料工艺等影响有一定差异。车间要求温度W30C、湿度W25舟RH。3、涂布正极涂布将正极浆料挤压涂或喷涂在铝集流体AB面上，单面密度20-40mgcm2QCM功率型），涂布烤箱温度常规4-8节或更多，每节烘烤温度95T20C,按实际需要调整，避免烘烤开裂出现横向裂纹和滴溶剂现象。转移涂布转速比1.1-1.2,间隙位打薄20-30um（避免拖尾导致在极耳位压实过大

6、，电池循环过程析包!），涂布水份W2000-3000ppm（具体要根据材料和工艺而定）。车间正极温度30C,湿度&25爷。示意图如下：俯视图视图涂俗走带示意图负极涂布将负极浆料挤压涂或喷涂在铜集流体AB面上，单面密度约10-15mgcm2,涂布烤箱温度常规4-8节或更多，每节烘烤温度80-105,C,按实际需要调整，避免烘烤开裂出现横向裂纹。转移轮速比1.2-1.3,间隙位打薄10-15um,涂布水份W3000ppm,车间负极温度&30C,湿度25机4、正极制片正极涂布干燥完，需要在工艺时间内进行对辐。对辐即对极片进行压实，目前有热压和冷压两种工艺。热压压实相对冷压高，反弹率较低：冷压工艺相对

7、简单易操作控制。对辐主要设备到如下工艺值：压实密度、反弹率、延伸率。同时要注意极片表面无脆片、硬块、掉料、波浪边等现象且间隙处不允许断裂。此时车间环境温度W23C、湿度25%。压实：单位体积敷料的质量，目前常规物料的真密度数据：常镇物电密度表I物质H密度数值（g/cm，）1.FP3.61.CO5.11.MO4.3PVDF1.5铝箔2.7反弹率：一般反弹2-3m;延伸率：正极极片一般在1.oO2左右。极片对限示意图正极对辑完接下来就是分条，即将整片极片分裁英宽度一样的小条（对应电池高度），分条要注意极片的毛刺，需要全检极片的X和Y向的毛刺（借助：次元设备），纵向毛刺长度工艺YW12H隔膜厚度。车

8、间环境温度23C砺点W-30C。分切示意图5、负极制片负极制片与正极同样操作，但工艺设计不同，车间环境温度W23、湿度25%.常见负极物质的真密度:现物质密度表榭质H密度数(S(g/cm3)石2.26硬碳0.8-0.9软碳1.5CMC0.6SBR0.9铜箔8.8-8.9（单光与双光不同）常用负极压实表反弹率：一般在4-8m左右;延伸率：一般在1.OO1.2左右。负极分条与正极分条工艺类似，X和Y向毛刺都需要控制。年间环境温度W23C、露点W-3（C6、正极片制备分条完毕后，需对正极片进行干燥处理（120C）,再就是焊接铝极耳和极耳包胶工艺。此时需要考虑极耳长度和整形宽度。以某锂电池设计为例，设

9、计极耳外露主要考虑到正极耳要焊接盖帽和滚槽时合理配合。极耳外露过长，滚槽时易使极耳与钢壳短路；过短极耳无法焊接藁帽。极目前超声焊头有线状和点状，国内工艺较多采用线状（过流、焊强考虑）。另采用高温胶将极耳包覆，主要考虑到金属毛刺和金属碎屑造成短路风险。此车间环境温度W23C、露点W-30C、正极水份含量W500-1000ppmo极耳外露值约20-25mm极片整形高度约80-85mm馋接强度约2-3kg焊接面枳濡足过流设计包胶面炽高温胶盖住极耳4-5mm某型正极耳焊接简易工艺卷绕型正极耳包胶示意图需对负极片进行干燥处理（105-1IOD,再就是焊接银极耳和极耳包胶工艺。也需要考虑极耳长度和整形宽度

10、。此车间环境温度&23、露点W-30C、负极水分含量W5007000ppm.学工艺St极目外露值约16-18mm极片整形高度约77mm焊接强度2kg焊接面积满足过流设计某型负极耳焊接简易工艺8、卷绕卷绕就是将隔膜、正极片、负极片通过卷绕机成单个卷芯。原理是采用负极包住正极，再通过隔膜将正负极片隔离。因为常规体系负极作为电池设计的控制电极，容量设计高于正极,使在化成充电时正极的1.i+能在负极“空位”存放。卷绕需要特别关注卷绕张力和极片对齐度。卷绕张力小，会影响内阻和入壳率：张力过大易造成短路或断片风险。对齐度指负极、正极和隔膜的相对位置，负极宽度59.5mm、正极58mm、隔膜61mm,三者居

11、中对齐，避免短路风险。卷绕张力一般在正张力0.08-0.15Mpa,负张力0.08-0.15MPa：上隔膜张力0.08-0.15Mpa,下隔膜张力0.08-0.15Mpa,具体要依据设备和工艺调整。此车间环境温度W23C、露点-30、水分含量5001OOOppino负极片正极片uua卷绕极片隔膜相放顺序示意图卷绕成卷芯示意图9、入壳卷芯入壳前需要进行Hi-Pot测试电压200-500V（测或是否存在高压短路），吸尘处理（入壳前进一步控制粉尘）。这里需要强调锂电的三大控制点水分、毛刺、粉尘。前面工序完成后，将下面垫垫入卷芯底部后弯折负极耳，使极耳面正对卷芯卷针孔，最后垂宜插入钢壳或铝壳（以某型号

12、为例，外直径约为18mm,高度约为71.5mm）。当然卷芯的横截面积要小于钢壳内截而积，大约入壳率在97-98.5%,因为要考虑到极片反弹值和后期注液时下液程度。同入面垫工序,将上面垫也装配完成。此车间环境温度W23C、露点-40C.卷芯钢亮或饴壳下面垫入壳示意图10、滚槽将焊针（一般是铜质或合金材质），插入卷芯中间孔。常用焊针规格在2.5*1.6mm,达到负极极耳焊接强度212N为合格，过低容易虚焊，内阻偏大；过高容易将钢壳表面的银层焊掉，导致焊点处生锈露液等隐患。滚槽简单理解就是将卷芯固定在壳体内不晃动。此工序需特别注意横向挤压速度和纵向下压速度匹配，避免横向速度过大将壳体割破,纵向速度过

13、快槽口银层脱落或影响槽高进行影响封口。需要检测槽深、扩口、槽高工艺值是否达标（通过实际和理论计算）。常见的滚刀规格有1.0、1.2、1.5mm。滚槽完成后需要再次对整体吸尘处理，避免金属碎屑，真空度-0065Mpa,吸尘时间1.-2s此车间环境温度W23C、露点W-40C。点底焊点底焊和滚槽示意图11、电芯烘烤圆柱电芯经过滚槽之后，接下就是非常重要的一步：烘烤。电芯在制作过程中，会带入一定的水分，如果不及时得把水分控制在标准之内，将会严重影响电池性能的发挥和安全性能。一般采用自动真空烤箱进行烘烤，整齐放入待烘烤电芯，在烘箱里面摆好干燥剂，设置参数，加热升温至85C（以磷酸铁锂电芯举例），需要经

14、过几个真空干燥循环才能达到标准。几种不同尺寸电芯烘烤标准：不同尺寸电芯饮钝标准燃烤康得正极片负极片型号温度时长含水量含水量9ChPPMPPM14系列85601500150018系列85721200120022系列8572500500注：设置温度85C,实际温度853C12、注液将烘烤好的电芯进行水分测试，符合前面的烘烤标准后，才能进行下一步：注入电解液。将烘烤合格的电芯快速放入真空手套箱内，进行称重，记录重量,套上注液套杯，将设计好重量的电解液加入套杯中（一般会进行泡液实验：将电芯放入电解液中，浸泡一段时间，测试电芯最大吸液量,一般按实验量进行注液），放入真空箱中抽真空（真空度w-09Mpa）,加速电解液侵润极片。进行几次循环后，取出电芯进行称重，计算注液量是不是符合设计值，少了需要进行补液，超了需要倒掉多余部分，宜到符合设计要求。手套箱环境：温度W23C、露点W-45C。提前将盖帽放入手套箱中，一手将盖帽紧扣在超焊机下模具，一手拿电芯，电芯正极耳与盖帽极耳对齐，确认正极耳与盖帽极耳对齐OK后，踩下超焊机脚踏板开关。之后需要全检电芯：臼检极耳焊接效果，首先是观察极耳是否对齐；其次是轻拉极耳，看极耳是否松开。超焊盖帽虚焊的电芯需要重新进行超焊。型号14系列18系列22系列功率5-185-1812-40预压ms1-4141