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锂电池生产工艺如何?

215 2024-06-10 22:53

一、锂电池生产工艺如何?

近两年,新能源汽车行业动作频繁。从去年起,Polestar极星等新能源汽车品牌进入人们视野,而上汽大通MAXUS MIFA 9、岚图梦想家、腾势D9等新能源MPV扎堆抢占高端新能源市场。

根据《锂电池行业发展调研报告》,随着国内经济、环境、技术等多方面的影响,新能源汽车所采用的锂电池市场化正在加速发展,国内锂电池市场出货量逐渐攀升。

国内的锂电池行业发展逐渐完善,不仅体现在相关的专利技术申请上,还表现为细分产业链的形式。目前我国的锂电池产业链被分为三大块:

  • 上游:原材料厂商、锂电设备厂商;
  • 中游:电池厂商;
  • 下游:消费类电子厂商、动力类汽车厂商、储能类等。
  • 那么,锂电池的生产工艺到底是怎样的呢?

而锂电池的生产工艺主要是依托锂电池上游厂商和中游厂商来完成。

其中,原材料厂商在生产电池原材料以及组装的过程中,对纯度、精度、准确度的要求比较高。

因此,锂电池设备厂商所提供高精密的仪器设备显得尤为重要,赛多利斯就为锂电池生产工艺提供了先进的设备保障

为了方便理解,我们将锂电池的生产工艺分解成三大工序阶段:前段工序、中段工序、后段工序。

图片来自《中国新能源汽车动力电池产业发展报告(2018)》

1、前段工序

这个阶段也成为电极准备阶段,对电池质量的品控,会涉及到光学检查(即材料分析)和水分分析等技术。

①物料准备

锂电池原材料,包含的元素比较多,大致可以分成以下这些:

  • 用于制作成正极材料:镍钴锰矿、氧化锰、氧化钴、亚铁盐、盐湖卤水、锂辉矿石等。
  • 用于制作成负极材料:石墨、硅碳。
  • 用于制成电解液:六氟磷酸锂、有机溶剂。
  • 用于制作隔膜材料:PP、PE、石蜡油。

②来料检测

由于原材料的不确定性因素比较多,很可能导致实验结果产生较大偏差。

常见因素主要包括有材料锭或塑料纯度、电极浆料成分的浓缩原料或压延后电极箔涂层,材料形状各异,密度不好测量等等。因此,在工艺开始前,一定要对原材料进行材料纯度检测

很多材料研发实验室、检测中心、分析检测实验室、应用技术实验室、中控车间等,都会采用赛多利斯Entris®II Advanced Line 实验室天平密度测量套装YDK03

这套设备,是由耐化学腐蚀性 – 组件由耐磨聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、不锈钢和玻璃制成,并且它能PC直连,且可读性在0.1mg~1g之间,因此非常适合用于测实验,如:材料性能检测、材料杂质元素检测、负极微量元素检测、阴离子色谱检测、以及材料的表征数据检测等等,简直就是为锂电池工艺量身打造。

上面提到的检测实验很多都会采用化学分析方法,也会用到纯水和移液器等实验室通用仪器。

赛多利斯Arium® Pro超纯水系统作为可靠的超纯水来源,可以为化学分析提供优于ASTM I 级水质量标准的I级超纯水。它采用模块化设计,检测人员可以根据检测实验的应用需求选择系统和配置。

同时,赛多利斯的多款手动和电动移液器因其极高的准确度和合理的人体工程学设计,受到实验室用户的广泛好评。

③正负极制作

以上准备工作完成后,开始进行正极与负极的搅拌匀浆、涂布、碾压、制片和模切等制作工序。

图片来自《中国新能源汽车动力电池产业发展报告(2018)》

搅拌匀浆过程中,需要注意电解液配比的精确性,所以需要稳定的现场环境和精密的称定仪器。

赛多利斯的Cubis®II 微量天平+可扩展QApps软件,适用于不同应用的适配性QApps软件,且软硬件配置灵活性高,即便是在现场环境不稳定时,也能对配方组成成分进行精密的称定,有效提高数据的准确性。

当进行到正负极涂布时,水分对电池的性能影响非常大,这就需要对水分进行严格的控制。

由于样品的多样化,水分控制不仅要把控住水分量,还要主要速度的控制,以确定能快速获得精确的结果。可以说,水分分析控制几乎贯穿了锂电池整个过程。

因此,一台优秀的赛多利斯 MA 100水分分析仪能帮上大忙,它的最大量程有 100 g,精确至 0.1 mg,可以测定低至 0.01% 的含水量,具有出色的精密度和重现性。可用于表征印刷、回收或新开发的湿或固态电池材料。

2、中段工序

中段工序,主要是锂电池的组装工艺部分,依然会需要使用到光学分析(X光检测)和水分分析,以及精密的称重。

当然,在这一阶段,软包电池工艺和方形电池工艺,会逐渐形成不同的两种工艺方式。

如下图所示,蓝色部分是软包电池工艺,而灰色部分是方形电池工艺。

图片来自《中国新能源汽车动力电池产业发展报告(2018)》

在电极材料准备妥当后,软包电池工艺主要会经过卷绕→热压和电阻测试→X光检测→焊软连接→包聚脂薄膜→真空烘烤→卷芯入壳→焊顶盖→气密性检测→注液→静置等11个小步骤。

而在方形电池工艺中,则变成了叠片→极耳预焊裁切→TAB焊接→极耳贴胶→四周贴胶→电芯平压测Hi-Pot→顶侧封→短路测试→贴保护膜→真空烘烤→称重→注液→一次封口→热冷压等14个阶段。

但不管两者包装手法多不一样,其中真空烘烤、电解质注液的操作尤为考验。

因此,在前段工艺中提到的赛多利斯 MA 100水分分析仪,依旧要被用到。此外,为了保证注液量的准确性和速度,还要主要称重控制。

宁德时代和比亚迪采用了赛多利斯的OEM称重传感器模块,它的分辨率能达到0.001mg,被广泛用于高精度的工业应用,以及用于精确称量移动样本或不稳定的环境里。

在锂电池工艺中,它能达到很高的注液量准确度以及称重速度。

3、后段工序

最后是后段工序,软包电池的包装的主要工序为:化成→抽气→二次注液→焊接封钉→静置→测试→分容测试→打包下仓等8个环节。

而方形电池主要经过化成→TAB套绝缘管→二次封装→容量测试→切边整形→其他测试→打包下仓。

图片来自《中国新能源汽车动力电池产业发展报告(2018)》

这个阶段看似简单,实际上仍需要耗费大量的时间,对电池进行一个电化学形成和熟化过程,大概需要几天甚至几周的时间,主要是为了完成对电性能测试与检查,使其能够满足对应的行业需求方可出厂。

锂电池对新能源应用的重要性不言而喻,如充电安全性、电池续航能力等等,因此,在锂电池生产过程中,精密的测量&检测仪器至关重要。

二、锂电池制造工艺?

锂电厂家每家的工艺都有一些差别,但是万变不离其宗,主要工艺有:配料,涂布,辊压,裁片,分条,焊接极耳,卷绕,封装,烘烤,注液,化成,成型,分容检测等工步。

每一步的时间都有差别,一般的配料,烘烤,化成时间比较长,可能会要10-48小时。其他工艺比较快,在4-8小时。总共大概需要15天。

三、18650锂电池工艺标准

关于18650锂电池工艺标准的探讨

在当前新能源产业蓬勃发展的背景下,锂电池作为其中的关键组件,其制造工艺标准显得尤为重要。本文将对18650锂电池工艺标准进行深入探讨,从而帮助更好地了解这一领域的发展现状和趋势。

首先,我们要明确18650锂电池是一种常见的电池规格,得名于其直径18mm,长度65mm的特点。作为目前应用广泛的锂电池之一,18650锂电池的制造工艺标准直接影响着其性能表现和安全性。

18650锂电池工艺标准的重要性

制定和遵守18650锂电池工艺标准,可以保证生产过程中的一致性和稳定性,提高电池的质量和性能,降低生产成本,同时也有利于行业的规范发展。

一套完善的18650锂电池工艺标准包括电芯材料的选择、成型工艺、组装工艺、测试要求等多个方面。只有在各个环节严格执行标准,才能生产出高品质、高性能的18650锂电池产品。

当前18650锂电池工艺标准存在的挑战

然而,在实际生产中,18650锂电池工艺标准的执行面临着一些挑战。比如,部分生产企业技术水平参差不齐,缺乏对标准的理解和重视;部分企业为了节约成本可能会忽视标准要求,从而导致产品质量无法保证。

此外,随着新技术的不断涌现,18650锂电池的制造工艺也在不断更新和完善,对标准的修订和调整提出了更高的要求。如何解决当前标准执行中存在的问题,促进行业规范化发展,是当前需要思考的重要课题。

未来发展趋势及建议

针对当前18650锂电池工艺标准面临的挑战,我们可以从以下几个方面进行改进和提升:

  • 加强标准宣传和培训,提高生产企业对标准的认知和重视程度;
  • 建立健全的监督和检测机制,确保生产过程符合工艺标准要求;
  • 积极采纳新技术,不断完善工艺标准,适应市场和技术发展的需要。

可以预见,未来18650锂电池工艺标准将朝着更加严谨、规范和智能化的方向发展,以适应行业快速变化的需求。只有不断提升标准执行水平,才能推动整个新能源产业链的健康发展。

综上所述,18650锂电池工艺标准的制定和执行是当前产业发展中的关键环节,只有通过加强标准化建设,完善监督机制,促进行业技术创新,才能为锂电池行业的持续发展注入新的活力和动力。

四、锂电池最全工艺介绍?

锂电池制造工艺

前中后三道工序,占比接近35%/30%/35%

锂电池的生产工艺比较复杂,主要生产工艺流程主要涵盖电极制作的搅拌涂布阶段(前段)、电芯合成的卷绕注液阶段(中段),以及化成封装的包装检测阶段(后段),价值量(采购金额)占比约为(35~40%):(30~35)%:(30~35)%。差异主要来自于设备供应商不同、进口/国产比例差异等,工艺流程基本一致,价值量占比有偏差但总体符合该比例。

锂电生产前段工序对应的锂电设备主要包括真空搅拌机、涂布机、辊压机等;中段工序主要包括模切机、卷绕机、叠片机、注液机等;后段工序则包括化成机、分容检测设备、过程仓储物流自动化等。除此之外,电池组的生产还需要Pack 自动化设备。

锂电前段生产工艺

极片制造关系电池核心性能

锂电池前端工艺的结果是将锂电池正负极片制备完成,其第一道工序是搅拌,即将正、负极固态电池材料混合均匀后加入溶剂,通过真空搅拌机搅拌成浆状。配料的搅拌是锂电后续工艺的基础,高质量搅拌是后续涂布、辊压工艺高质量完成的基础。

涂布和辊压工艺之后是分切,即对涂布进行分切工艺处理。如若分切过程中产生毛刺则后续装配、注电解液等程序、甚至是电池使用过程中出现安全隐患。因此锂电生产过程中的前端设备,如搅拌机、涂布机、辊压机、分条机等是电池制造的核心机器,关乎整条生产线的质量,因此前端设备的价值量(金额)占整条锂电自动化生产线的比例最高,约35%。

锂电中段工艺流程

效率先行,卷绕走在叠片之前

锂电池制造过程中,中段工艺主要是完成电池的成型,主要工艺流程包括制片、极片卷绕、模切、电芯卷绕成型和叠片成型等,是当前国内设备厂商竞争比较激烈的一个领域,占锂电池生产线价值量约30%。

目前动力锂电池的电芯制造工艺主要有卷绕和叠片两种,对应的电池结构形式主要为圆柱与方形、软包三种,圆柱和方形电池主要采用卷绕工艺生产,软包电池则主要采用叠片工艺。圆柱主要以18650和26650为代表(Tesla单独开发了21700电池、正在全行业推广),方形与软包的区别在于外壳分别采用硬铝壳和铝塑膜两种,其中软包主要以叠片工艺为主,铝壳则以卷绕工艺为主。

软包结构形式主要面向中高端数码市场,单位产品的利润率较高,在同等产能条件下,相对利润高于铝壳电池。由于铝壳电池易形成规模效应,产品合格率及成本易于控制,目前二者在各自市场领域均有可观的利润,在可以预见的未来,二者都很难被彻底取代。

由于卷绕工艺可以通过转速实现电芯的高速生产,而叠片技术所能提高的速度有限,因此目前国内动力锂电池主要采用卷绕工艺为主,因此卷绕机的出货量目前大于叠片机。

卷绕和叠片生产对应的前道工序为极片的制片和模切。制片包括对分切后的极片/极耳焊接、极片除尘、贴保护胶纸、极耳包胶和收卷或定长裁断,其中收卷极片用于后续的全自动卷绕,定长裁断极片用于后续的半自动卷绕;冲切极片是将分切后的极片卷绕冲切成型,用于后续的叠片工艺。

五、锂电池卷绕工艺详解?

锂电池卷绕工艺是指将正极、负极和隔膜等材料按照一定的方式叠放在一起,然后通过机械卷绕或手动卷绕成为一个圆柱形的电芯。这个过程需要严格控制每个部分的厚度、宽度和长度等参数,以确保最终产品具有稳定性能和长寿命。

下面是锂电池卷绕工艺的详解:

1. 材料准备:首先要准备好正极、负极和隔膜等材料,并对其进行预处理。例如,在正极上涂覆活性物质,使其能够与负极发生化学反应;在隔膜上涂覆聚合物,增强其耐高温性能。

2. 切割:将经过预处理的材料切成适当大小并按照规定尺寸排列。

3. 卷绕:将切好的材料依次叠放在一起,并通过机械或人工操作进行卷曲。这个过程中需要注意各种参数如压力、速度、张力等因素,以确保每层之间没有空气泡并且紧密结合。

4. 焊接:完成卷曲后,需要对正极和负极进行焊接,以形成电池的两个端子。

5. 包装:将卷绕好的电芯放入金属壳体中,并加上密封垫圈等附件。最后通过真空充填、密封和标识等步骤完成整个生产过程。

总之,锂电池卷绕工艺是一个复杂而严谨的过程,需要高度专业化的技术和设备支持。只有在严格控制每个环节并确保产品品质稳定性能可靠时才能生产出优质的锂离子电池产品。

六、锂电池化成工艺介绍?

根据锂电池化成时温度、电流、注液口等条件的不同,化成工艺可分为以下几类(引自:葛浩,锂电池自动化成技术的研究及实现):

1. 高温化成:充放电过程中,电芯始终处于高温环境中,高温可提高电化学反应速率和SEI 膜成型速率。形成的SEI 膜一致性较高但疏松、不稳定。

2. 低温化成:充放电过程中,电芯始终处于低温环境中,低温过程形成的 SEI膜致密稳定,但反应速率慢,化成时间较长。

3. 大电流化成:化成过程中,充放电电流始终处于0.5C、1C、2C等较大电流,大电流可提高电化学反应速率和SEI膜成型速率,但形成的SEI膜一致性不高、疏松且不稳定。

4. 小电流化成:化成过程中,充放电电流始终处于0.02C、0.05C等较小电流,小电流过程形成的SEI膜致密稳定,但反应速率的降低会延长化成时间。

5. 开口化成:充放电过程中,电芯注液口始终处于常压开放状态,电化学反应产生的气体可以及时排除,提高了SEI膜成型的一致性。化成设备简单成本低但静置时间长,环境湿度条件要求高。

6. 闭口化成:充放电过程中,电芯注液口始终处于密封状态,化成过程无环境湿度条件要求。但化成设备工艺复杂,电芯壳体存在塑性变形风险。

7. 负压化成:充放电过程中,从注液口处将电芯抽真空至-80KPa。负压化成可将产生的气体及时排除,保证了SEI膜的稳定性和一致性。但化成设备复杂且对气密性要求较高,此外在抽真空过程中会产生电解液损耗。

七、锂电池制造工艺难点?

锂电池生产制造过程自动化程度呈现独立单元式结构,每个工序或单元,采用全自动化或半自动化设备进行工作,单元之间为了便于衔接和管理,采用人工转移或流水线转移的方式,保证生产过程的流畅性。

锂电池生产制造要求条件高,电池材料成本较高,因此需要对各自动化生产单元的工艺参数实时采集监控,例如压力、温度、电压、内阻等。要求对所有相关物料批次均有明确的批次追溯信息。当下锂电池生产存在单机自动化、生产品单一、人工产品切换、交付周期长、产线智能化低等问题。

1、锂电池流程性的制造方式,计划涉及的因素较多,比如资源负荷、物料情况、交付时间、优先级、计划执行实绩等,不得不依赖于人的经验进行计划排程,容易出现失误,导致订单延期、资源冲突、负荷不均衡、停工待料、频繁换线、经常加班等情况。

2、锂电池生产管理部门无法及时、准确地获取各个制造现场的实时信息,无法把握实时变化的现场情况;造成了生产计划与现场制造信息不同步,使得计划执行过程大打折扣,由于现场无法完全贯彻计划,计划反而只能被动地根据现场滞后的情况经常进行反向调整。

3、生产现场缺少对设备运行状态进行实时监控和对设备负荷情况进行分析的手段,生产管理人员不能及时全面了解整个车间设备运行的总体情况,无法对设备进行优化调度,从而使生产现场时有出现设备闲忙不均的状况,锂电池生产制作设备利用率不高。

4、工单的生产过程包括生产进度、质量状况、返工状况、维修状况、在制品状况等信息都无法及时了解;每个车间、每条产线目前的投入、产出状况,目标达成状况等都无法及时了解,从而无法快速决策以保证生产目标的达成。

锂电池生产制造流程工艺的改进,可以很大一定程度的节省生产制造成本,所以现在锂电池行业的许多厂家都在不断的寻求锂电池生产制造的最大程度的一体化自动化生产制造设备,减少人为参与的工序,降低电池次品率。

八、锂电池负极材料的生产工艺是什么?

题主问的锂电池,暂且理解为锂离子电池(否则锂电池负极用的是金属锂),商用化的负极主要是石墨,少量高功率电池用钛酸锂,石墨又主要分为人工石墨和天然石墨

材料粉末为原料制作电极,添加剂包含导电剂和粘结剂,导电剂常用乙炔黑,super p,柯琴黑这几种,根据实际情况加2-10百分比,粘结剂可以用NMP-PVDF的油性粘结剂,或者CMC-SBS的水系粘结剂,含量2-10百分比,之后通过slurry coating工艺就可以制备电极了

九、锂电池制作电子镇流器工艺

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锂电池制作电子镇流器工艺

锂电池是目前广泛应用于电子设备的一种高性能电池,其具有高能量密度、长循环寿命和较小体积的特点,因此在电子镇流器的制作中得到了广泛应用。电子镇流器是一种用于稳定电流的装置,广泛应用于照明、电力供应和工业控制等领域。下面将介绍锂电池制作电子镇流器的工艺。

1. 材料准备

制作锂电池电子镇流器所需的材料包括:

  • 锂电池:从可靠的供应商购买高质量的锂电池。
  • 导线:用于连接各个元件,采用高导电性能的导线。
  • 电阻:根据所需的电流稳定范围选择合适的电阻。
  • 电容:用于滤除电流中的杂波。
  • 半导体器件:如二极管和晶体管等,用于控制电流的流动。

2. 工艺步骤

根据锂电池制作电子镇流器的工艺步骤如下:

  1. 设计电子镇流器电路:根据需求设计电子镇流器的电路,包括电阻、电容和半导体器件的连接方式。
  2. 连接电路元件:根据设计的电路连接电阻、电容和半导体器件。
  3. 连接锂电池:将锂电池与电路连接,确保连接稳固可靠。
  4. 测试电路功能:使用测试仪器测试电路的功能和性能。
  5. 调试电路参数:根据测试结果调试电路的参数,确保电子镇流器的稳定性和高效性。
  6. 封装电子镇流器:将整个电子镇流器进行封装,确保安全可靠。
  7. 测试封装后的电子镇流器:使用测试仪器测试封装后的电子镇流器的功能和性能。

3. 质量控制

在锂电池制作电子镇流器的过程中,需要进行严格的质量控制,以确保制作的电子镇流器具有可靠的性能和稳定的工作状态。

质量控制包括以下几个方面:

  • 材料选择:选择高质量的锂电池和电子元件,避免使用劣质材料。
  • 工艺流程控制:严格控制每个制作步骤的工艺流程,确保每个步骤的准确性和稳定性。
  • 功能测试:对制作的电子镇流器进行功能测试,确保其满足设计要求。
  • 稳定性测试:进行长时间的稳定性测试,确保电子镇流器的工作状态稳定。

通过严格的质量控制,可以提高制作锂电池电子镇流器的质量和性能,减少故障率,延长使用寿命。

4. 应用领域

锂电池制作的电子镇流器可以在各个领域得到广泛应用,主要包括以下几个方面:

  • 照明领域:用于室内照明和户外照明,提供稳定的电流供应。
  • 电力供应领域:用于电力系统中的稳定电流供应,保证电力设备的正常工作。
  • 工业控制领域:用于工业生产中的各种设备控制,确保设备的稳定运行。

锂电池制作的电子镇流器在现代社会的各个领域都起到了重要的作用,为我们的生产和生活提供了便利和稳定性。

结语

锂电池制作电子镇流器是一项需要严格遵循工艺步骤和进行质量控制的工作。只有通过正确的制作工艺和质量控制,才能制作出高质量、稳定性好的电子镇流器。

希望通过本文的介绍,可以使读者对锂电池制作电子镇流器的工艺有所了解,并在实际操作中能够更加熟练地掌握相应的技术和方法。

十、锂电涂布机工艺流程?

涂布的方法由原来的浸涂、挤压发展到目前最先进的双面同时涂布,无不都是为了提高极片的涂布品质和性能,国内有些经济实力雄厚的单位,为了制造性能可靠的锂离子电池,化费大笔资金引进国外价格昂贵的极片涂布机。

涂布的一般工艺流程:涂布基片由放卷装置放出供入涂布机。基片的首尾在接片台连接成持续带后由拉片装置送入张力调整装置和自动纠偏装置,经过调整片路张力和片路位置后进入涂布装置。极片浆料在涂布装置按预定涂布量和空白长度分段进行涂布。

在双面涂布时,自动跟踪正面涂布和空白长度进行涂布。涂布后的湿极片送入干燥道进行干燥,干燥温度根据涂布速度和涂布厚度设定。干燥后的极片经张力调整和自动纠偏后进行收卷,供下一步工序进行加工。

极片浆料涂层比较厚,涂布量大,干燥负荷大。目前普遍采用的是热风冲击干燥技术。正极基片为铝箔,铝箔的化学性质很活泼,很容易氧化。在铝箔的制造过程中会形成一层致密的氧化膜,阻止了铝箔的进一步氧化,由于氧化膜较薄且多孔,质软,具有良好的吸附性,但高温高湿可以破坏这层氧化膜,加快氧化反应