充電機(jī)充電鋰電池關(guān)鍵生產(chǎn)工藝及控制因素
2018-8-16 11:36:48??????點(diǎn)擊：
1.攪拌（Mixing）
也可以稱為混料、勻漿、制漿、配料等等。通過一定的加料順序、攪拌工藝、真空控制、溫度控制等條件，將正負(fù)極活物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、溶劑等關(guān)鍵組分制備成具有一定粘度要求、粒徑要求的非牛頓流體（non-Newtonian liquids）的過程。需要控制的漿料性質(zhì)是具有好的流動(dòng)性，粘度、粒度符合涂布要求。
2.涂布（Coating）
有的公司稱為涂覆。涂布是將攪拌完成的漿料均勻涂覆在集流體上，經(jīng)過烘干制成極片的過程。涂布的方式有連續(xù)涂布、間歇涂布。充電機(jī)充電鋰離子電池漿料涂布的方式主要有刮刀直涂、刮刀輥涂、條縫式擠壓涂，涂布產(chǎn)品的控制參數(shù)是面密度、粘結(jié)性、含水率等。
3.輥壓（Pressing）
輥壓是指將涂布完成的產(chǎn)品經(jīng)過一定間隙下、一定壓力下的兩個(gè)鋼輥，將極片壓實(shí)到指定厚度的過程。輥壓的影響因素有進(jìn)料角度、間隙值、壓力值、輥壓速度、收放卷張力、極片溫度等。輥壓的目的是將疏松多孔的電極進(jìn)一步壓實(shí)，減少物質(zhì)間接觸電阻，提高一定充電機(jī)充電電池體積內(nèi)的充電機(jī)充電電池容量，同時(shí)不能過壓以保證電解液對(duì)極片的浸潤效果。
4、分切（Slitting）
分切也叫分條，涂布完成的極片幅寬大，要將極片分切成多條。分切產(chǎn)品主要受切刀質(zhì)量、切刀角度以及張力的影響。
5.極耳成型（Tab Forming）
通過控制設(shè)備的上、下刀模之間的嚙合對(duì)極片進(jìn)行剪切，使極片按照設(shè)計(jì)尺寸要求形成極耳的過程。
6.電極缺陷（Electrode Defects）
電極缺陷產(chǎn)生于極片生產(chǎn)中各階段，涂布中易產(chǎn)生頭厚、尾薄、厚邊、露箔、面密度不穩(wěn)、橫縱條紋、干料、針眼縮孔、白斑、麻點(diǎn)、異物等，具體原因具體分析。輥壓極片缺陷主要有收卷不齊、皺邊、厚度反彈、掉料粘輥、顆粒、厚度不穩(wěn)等。極片分切的缺陷有波浪邊、毛刺、卷邊、掉料等等。
7.卷繞（Winding）
卷繞是電芯的一種組成方式，適用于圓柱電池、方形電池以及軟包充電機(jī)充電電池。通過控制設(shè)備的速度、張力、尺寸、偏差等因素，將分條后尺寸相匹配的負(fù)極極片、正極極片及隔膜卷成裸電芯的過程。卷繞的要點(diǎn)是隔膜包正負(fù)極，同時(shí)負(fù)極極片要包裹正極極片。這就要求負(fù)極極片不能露箔，露箔后會(huì)造成極片局部析鋰刺穿隔膜，引起短路。
8.疊片（Lamination）
疊片式電芯的另外一種組成方式，適用于方形及軟包充電機(jī)充電鋰離子電池。通過控制設(shè)備將沖片后的負(fù)極極片、正極極片及隔膜堆疊成裸電芯的過程。同樣還是要求隔膜包正負(fù)極，負(fù)極極片要包裹正極極片。
9.熱壓（Hot Pressing）
熱壓也叫整形，卷繞后的電芯處于鼓起狀態(tài)，不利于入殼和電解液的浸潤，需要將其熱壓以促進(jìn)極片、隔膜間的接觸，同時(shí)減小體積、防止正負(fù)極極片的錯(cuò)位。熱壓的影響因素有壓力、溫度、時(shí)間等，一般選擇60~80℃熱壓。
10.真空烘烤（Vacuum Baking）
真空烘烤分為極片烘烤和電芯烘烤，都是為了控制電芯的水分。水分對(duì)于充電機(jī)充電鋰電池來說可以是致命的，水分與電解液接觸后，形成的氫氟酸對(duì)充電機(jī)充電電池有巨大的損壞，生成的氣體也會(huì)造成充電機(jī)充電電池鼓包等。烘烤效率受真空度、烘干溫度、時(shí)間影響，通過調(diào)整烘烤工藝盡量在低能耗的情況下高效烘干。
11.極耳焊接（Tab Welding）
無論是卷繞還是疊片方式，都需要進(jìn)行極耳與集流體的焊接。將正負(fù)極極耳焊接在集流體位置處，要保證焊接的強(qiáng)度，防止極耳脫落。極耳焊接方式一般選用超聲焊接方式，其原理是在輔助加壓的情況下，通過焊頭、焊座將高頻振動(dòng)波傳遞到兩個(gè)待焊接的物體，兩個(gè)待焊接接觸面相互摩擦，分子相互擴(kuò)散而形成分子熔合焊接到一起。超聲焊接強(qiáng)度受焊接壓力、振幅、頻率、時(shí)間、焊機(jī)穩(wěn)定性、焊頭質(zhì)量、工裝、材料硬度等影響。
12.封裝（Packaging）
封裝形式主要有金屬殼封裝和鋁塑膜封裝兩種，金屬殼包括鋼殼、鋁殼，適用于圓柱電池和方形電池，鋁塑膜封裝適用于軟包充電機(jī)充電電池。對(duì)于18650圓柱電池來說，封裝步驟是將卷繞完后卷芯放入鋼殼再進(jìn)行點(diǎn)底焊、滾槽、注液后，再進(jìn)行激光焊蓋帽最后機(jī)械封口。對(duì)于方形電池來說，封裝步驟是入殼后進(jìn)行激光焊接封口，再注液孔注液完成后，完成最終的密封。軟包充電機(jī)充電電池封裝的不同之處在于采用鋁塑膜封裝，鋁塑膜由三層物質(zhì)組成，PP層、鋁層以及尼龍層。封裝的關(guān)鍵是將PP層融化后相互粘結(jié)到一起，熱封主要受到溫度、熱封時(shí)間、熱封壓力的影響，要保證無熱封不良、不過封等。對(duì)于有極耳處的頂封要特別注意，既要保證鋁塑膜PP層與極耳外表面的PP層粘結(jié)、密封良好，又要保證非極耳區(qū)鋁塑膜PP層面對(duì)面的粘結(jié)、密封良好。此外，與金屬外殼充電機(jī)充電電池相比，鋁塑膜軟包充電機(jī)充電電池在熱封之后需要包覆一層保護(hù)膜，防止外界物質(zhì)對(duì)鋁塑膜的劃傷。
13.氣密性檢測(cè)（Leakage Test）
通過負(fù)壓檢測(cè)方法或氦氣檢測(cè)方法，檢測(cè)充電機(jī)充電電池是否存在泄漏的過程。氣密性檢測(cè)是非常有必要的，密封不良的充電機(jī)充電電池將會(huì)引入水分、雜質(zhì)等造成充電機(jī)充電電池中與電解液的副反應(yīng)，引起充電機(jī)充電電池報(bào)廢。
14.注液（Electrolyte Injection）
電解液是鋰離子在充電機(jī)充電電池內(nèi)部移動(dòng)的通道，主要由溶質(zhì)和溶劑組成。溶質(zhì)是六氟磷酸鋰，溶劑一般選用三種或多種溶劑配合使用，如EC/DMC/DEC等。注液過程就是將電解液注入電芯內(nèi)部，控制的參數(shù)主要有電解液量、注入壓力、時(shí)間等。
15.化成（Formation）
化成就是對(duì)注液封口后的充電機(jī)充電電池進(jìn)行第一次充放電。化成的目的主要有兩個(gè)：一充電機(jī)充電電池制作完成后，電極材料并不是處在最佳適用狀態(tài)，或者物理性質(zhì)不合適（例如顆粒太大，接觸不緊密等），或者物相本身不對(duì)（例如一些合金機(jī)理的金屬氧化物負(fù)極），需要進(jìn)行首次充放電對(duì)其激活。二是充電機(jī)充電鋰電池首次充放電，電子通過外部路徑到達(dá)石墨負(fù)極表面，與電解液溶劑、鋰離子發(fā)生反應(yīng)形成固態(tài)電解質(zhì)膜（SEI），SEI對(duì)于充電機(jī)充電鋰電池的性能有重要的影響。化成工藝對(duì)充電機(jī)充電電池性能影響極大，因?yàn)槌浞烹娏鞔笮 r(shí)間等因素對(duì)于充電機(jī)充電電池中高質(zhì)量的SEI形成、產(chǎn)氣量大小、電阻大小等關(guān)鍵參數(shù)有很大影響。
16.老化（Aging）
老化一般就是指充電機(jī)充電電池裝配注液完成后第一次充電化成后的放置，可以有常溫老化也可有高溫老化，兩者作用都是使初次充電化成后形成的SEI膜性質(zhì)和組成更加穩(wěn)定，保證充電機(jī)充電電池電化學(xué)性能的穩(wěn)定性。
老化完成之后，對(duì)充電機(jī)充電電池進(jìn)行最后分容，經(jīng)過電阻、壓降等檢測(cè)合格后可以出廠。
也可以稱為混料、勻漿、制漿、配料等等。通過一定的加料順序、攪拌工藝、真空控制、溫度控制等條件，將正負(fù)極活物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、溶劑等關(guān)鍵組分制備成具有一定粘度要求、粒徑要求的非牛頓流體（non-Newtonian liquids）的過程。需要控制的漿料性質(zhì)是具有好的流動(dòng)性，粘度、粒度符合涂布要求。
2.涂布（Coating）
有的公司稱為涂覆。涂布是將攪拌完成的漿料均勻涂覆在集流體上，經(jīng)過烘干制成極片的過程。涂布的方式有連續(xù)涂布、間歇涂布。充電機(jī)充電鋰離子電池漿料涂布的方式主要有刮刀直涂、刮刀輥涂、條縫式擠壓涂，涂布產(chǎn)品的控制參數(shù)是面密度、粘結(jié)性、含水率等。
3.輥壓（Pressing）
輥壓是指將涂布完成的產(chǎn)品經(jīng)過一定間隙下、一定壓力下的兩個(gè)鋼輥，將極片壓實(shí)到指定厚度的過程。輥壓的影響因素有進(jìn)料角度、間隙值、壓力值、輥壓速度、收放卷張力、極片溫度等。輥壓的目的是將疏松多孔的電極進(jìn)一步壓實(shí)，減少物質(zhì)間接觸電阻，提高一定充電機(jī)充電電池體積內(nèi)的充電機(jī)充電電池容量，同時(shí)不能過壓以保證電解液對(duì)極片的浸潤效果。
4、分切（Slitting）
分切也叫分條，涂布完成的極片幅寬大，要將極片分切成多條。分切產(chǎn)品主要受切刀質(zhì)量、切刀角度以及張力的影響。
5.極耳成型（Tab Forming）
通過控制設(shè)備的上、下刀模之間的嚙合對(duì)極片進(jìn)行剪切，使極片按照設(shè)計(jì)尺寸要求形成極耳的過程。
6.電極缺陷（Electrode Defects）
電極缺陷產(chǎn)生于極片生產(chǎn)中各階段，涂布中易產(chǎn)生頭厚、尾薄、厚邊、露箔、面密度不穩(wěn)、橫縱條紋、干料、針眼縮孔、白斑、麻點(diǎn)、異物等，具體原因具體分析。輥壓極片缺陷主要有收卷不齊、皺邊、厚度反彈、掉料粘輥、顆粒、厚度不穩(wěn)等。極片分切的缺陷有波浪邊、毛刺、卷邊、掉料等等。
7.卷繞（Winding）
卷繞是電芯的一種組成方式，適用于圓柱電池、方形電池以及軟包充電機(jī)充電電池。通過控制設(shè)備的速度、張力、尺寸、偏差等因素，將分條后尺寸相匹配的負(fù)極極片、正極極片及隔膜卷成裸電芯的過程。卷繞的要點(diǎn)是隔膜包正負(fù)極，同時(shí)負(fù)極極片要包裹正極極片。這就要求負(fù)極極片不能露箔，露箔后會(huì)造成極片局部析鋰刺穿隔膜，引起短路。
8.疊片（Lamination）
疊片式電芯的另外一種組成方式，適用于方形及軟包充電機(jī)充電鋰離子電池。通過控制設(shè)備將沖片后的負(fù)極極片、正極極片及隔膜堆疊成裸電芯的過程。同樣還是要求隔膜包正負(fù)極，負(fù)極極片要包裹正極極片。
9.熱壓（Hot Pressing）
熱壓也叫整形，卷繞后的電芯處于鼓起狀態(tài)，不利于入殼和電解液的浸潤，需要將其熱壓以促進(jìn)極片、隔膜間的接觸，同時(shí)減小體積、防止正負(fù)極極片的錯(cuò)位。熱壓的影響因素有壓力、溫度、時(shí)間等，一般選擇60~80℃熱壓。
10.真空烘烤（Vacuum Baking）
真空烘烤分為極片烘烤和電芯烘烤，都是為了控制電芯的水分。水分對(duì)于充電機(jī)充電鋰電池來說可以是致命的，水分與電解液接觸后，形成的氫氟酸對(duì)充電機(jī)充電電池有巨大的損壞，生成的氣體也會(huì)造成充電機(jī)充電電池鼓包等。烘烤效率受真空度、烘干溫度、時(shí)間影響，通過調(diào)整烘烤工藝盡量在低能耗的情況下高效烘干。
11.極耳焊接（Tab Welding）
無論是卷繞還是疊片方式，都需要進(jìn)行極耳與集流體的焊接。將正負(fù)極極耳焊接在集流體位置處，要保證焊接的強(qiáng)度，防止極耳脫落。極耳焊接方式一般選用超聲焊接方式，其原理是在輔助加壓的情況下，通過焊頭、焊座將高頻振動(dòng)波傳遞到兩個(gè)待焊接的物體，兩個(gè)待焊接接觸面相互摩擦，分子相互擴(kuò)散而形成分子熔合焊接到一起。超聲焊接強(qiáng)度受焊接壓力、振幅、頻率、時(shí)間、焊機(jī)穩(wěn)定性、焊頭質(zhì)量、工裝、材料硬度等影響。
12.封裝（Packaging）
封裝形式主要有金屬殼封裝和鋁塑膜封裝兩種，金屬殼包括鋼殼、鋁殼，適用于圓柱電池和方形電池，鋁塑膜封裝適用于軟包充電機(jī)充電電池。對(duì)于18650圓柱電池來說，封裝步驟是將卷繞完后卷芯放入鋼殼再進(jìn)行點(diǎn)底焊、滾槽、注液后，再進(jìn)行激光焊蓋帽最后機(jī)械封口。對(duì)于方形電池來說，封裝步驟是入殼后進(jìn)行激光焊接封口，再注液孔注液完成后，完成最終的密封。軟包充電機(jī)充電電池封裝的不同之處在于采用鋁塑膜封裝，鋁塑膜由三層物質(zhì)組成，PP層、鋁層以及尼龍層。封裝的關(guān)鍵是將PP層融化后相互粘結(jié)到一起，熱封主要受到溫度、熱封時(shí)間、熱封壓力的影響，要保證無熱封不良、不過封等。對(duì)于有極耳處的頂封要特別注意，既要保證鋁塑膜PP層與極耳外表面的PP層粘結(jié)、密封良好，又要保證非極耳區(qū)鋁塑膜PP層面對(duì)面的粘結(jié)、密封良好。此外，與金屬外殼充電機(jī)充電電池相比，鋁塑膜軟包充電機(jī)充電電池在熱封之后需要包覆一層保護(hù)膜，防止外界物質(zhì)對(duì)鋁塑膜的劃傷。
13.氣密性檢測(cè)（Leakage Test）
通過負(fù)壓檢測(cè)方法或氦氣檢測(cè)方法，檢測(cè)充電機(jī)充電電池是否存在泄漏的過程。氣密性檢測(cè)是非常有必要的，密封不良的充電機(jī)充電電池將會(huì)引入水分、雜質(zhì)等造成充電機(jī)充電電池中與電解液的副反應(yīng)，引起充電機(jī)充電電池報(bào)廢。
14.注液（Electrolyte Injection）
電解液是鋰離子在充電機(jī)充電電池內(nèi)部移動(dòng)的通道，主要由溶質(zhì)和溶劑組成。溶質(zhì)是六氟磷酸鋰，溶劑一般選用三種或多種溶劑配合使用，如EC/DMC/DEC等。注液過程就是將電解液注入電芯內(nèi)部，控制的參數(shù)主要有電解液量、注入壓力、時(shí)間等。
15.化成（Formation）
化成就是對(duì)注液封口后的充電機(jī)充電電池進(jìn)行第一次充放電。化成的目的主要有兩個(gè)：一充電機(jī)充電電池制作完成后，電極材料并不是處在最佳適用狀態(tài)，或者物理性質(zhì)不合適（例如顆粒太大，接觸不緊密等），或者物相本身不對(duì)（例如一些合金機(jī)理的金屬氧化物負(fù)極），需要進(jìn)行首次充放電對(duì)其激活。二是充電機(jī)充電鋰電池首次充放電，電子通過外部路徑到達(dá)石墨負(fù)極表面，與電解液溶劑、鋰離子發(fā)生反應(yīng)形成固態(tài)電解質(zhì)膜（SEI），SEI對(duì)于充電機(jī)充電鋰電池的性能有重要的影響。化成工藝對(duì)充電機(jī)充電電池性能影響極大，因?yàn)槌浞烹娏鞔笮 r(shí)間等因素對(duì)于充電機(jī)充電電池中高質(zhì)量的SEI形成、產(chǎn)氣量大小、電阻大小等關(guān)鍵參數(shù)有很大影響。
16.老化（Aging）
老化一般就是指充電機(jī)充電電池裝配注液完成后第一次充電化成后的放置，可以有常溫老化也可有高溫老化，兩者作用都是使初次充電化成后形成的SEI膜性質(zhì)和組成更加穩(wěn)定，保證充電機(jī)充電電池電化學(xué)性能的穩(wěn)定性。
老化完成之后，對(duì)充電機(jī)充電電池進(jìn)行最后分容，經(jīng)過電阻、壓降等檢測(cè)合格后可以出廠。
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