锂离子电池生产控制要点课件.ppt

锂离子电池生产控制要点,1,锂离子电池生产控制要点,锂离子电池生产控制要点,2,锂离子电池的主要原材料,一、主料 正极钴酸锂、负极石墨、电解液、隔膜纸 二、辅料 铝箔、铜箔、壳体等,锂离子电池生产控制要点,3,锂离子电池反应机理,LiCoO2+C LiC6+LixCoO2,锂离子电池生产控制要点,4,水分是锂电的大敌，所以整个生产过程中，在电芯没有封口前，都是在尽一切办法消除水分。 1、正极与水分反应，会消耗锂离子，影响容量，同时产生气体造成鼓壳； LiCoO2+CH2O LiC6+LixCoO2+LiOH+H2 2、水分和电解液反应，电解液分解，破坏SEI的完整性，影响电池的循环、平台等，并产生氢氟酸，腐蚀电芯，造成漏液等。 LiPF6H2O LiF+PF3O+HF,锂离子电池与水分反应机理,锂离子电池生产控制要点,5,在生产过程如何控制水份呢？,1、环境湿度的控制； 2、 作业速度，流转速度控制； 3、 原材料烘烤，极片烘烤，电芯烘烤； 4、物料常规的保存与异常的处理；,锂离子电池生产控制要点,6,1、环境湿度的控制；,在条件允许的情况下，将操作环境湿度降到最低。尤其是注液车间，电解液对水分非常敏感，一点水分都会造成电解液性能下降。 所以在注液后，未封口前，注液孔的密封也是很重要的。因为出手箱的湿度在30%左右，只要没封住，电芯性能就非常差。,锂离子电池生产控制要点,7,2、 作业速度，流转速度控制；,环境湿度在低，如果产品空气中暴露时间长与短，吸收水分也有很大差别。 所以控制作业速度，加快产品流转速度，减少在空气暴露的时间，也可减少大量水分。 这就要求生产的基层管理，能够及时发现现场的一些小瓶颈，合理调配人员，保证流程流畅，对产品应以少量，多次的操作，转交为原则，不要怕麻烦，要以产品质量为重。,锂离子电池生产控制要点,8,3、 原材料烘烤，极片烘烤，电芯烘烤；,通过烘烤，去除原材料本身携带的水分； 通过真空烘烤，去除极片及电芯在加工过程吸收的水分； 以上虽然说起来简单，但员工的责任心非常重要，真空度，温度，烘烤时间，是否完全按工艺操作，是否按时换气，这些都将严重影响烘烤效果，没有达到真正的烘烤目的，严重影响电池性能；,锂离子电池生产控制要点,9,4、物料常规的保存与异常的处理；,要求不使用的物料，都要密封保存或真空保存，以减少与水分接触的机会； 在同样烘烤时间内，材料本身水分含量越少，烘烤效果越好。 并且有些原材料长时暴露在空气中，会造成性能下降，甚至报废； 在发生一些异常情况时，应对材料加烘；,锂离子电池生产控制要点,10,生产过程中关键工序的控制点,锂离子电池生产控制要点,11,目的： 通过高温除去材料中的杂质和水分 控制点：温度、时间 温度偏高，时间过长正极材料结块 温度偏低，时间不够水分和杂质去除不干净，导致所有水分引起的问题。,1、正负极材料烘烤,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,12,目 的：各种原材料按标准比例均匀的混合在一起 控制点：配比、真空度，搅拌时间、固含量、黏度 比例错误造成容量低，极片质量差； 真空度达不到造成浆料吸收水分，影响性能； 时间不够造成混和不均匀，时间过长造成粘度不稳定， 甚至破坏原材料结构；,2、真空搅拌,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,13,目 的： 使浆料均匀地涂覆在基体表面并烘干 控制点： 面密度、厚度、温度、速度 涂布厚度不稳定引起电池的局部不均匀，可能导致电池的容量和循环寿命的异常甚至安全问题 温度不稳定、速度过慢过快造成极片烘不干引起掉粉或过热影响极片的粘接性能,3、涂布,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,14,目 的：增加电极活性物质的密度并使表面平整 控制点：厚度（从观察极片的亮泽度看是否压死) 厚度未达到，极片偏厚，造成入壳难，电芯厚度超标； 厚度超出工艺要求，过压造成容量放不出，和电解液渗透困难，影响电芯性能； 辊面不平整极片表面不光滑甚至有毛刺，引起电池短路、自放电甚至出现安全问题,4、辊压,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,15,目 的：按重量区分档次，使正负极搭配合理； 控制点：重量准确性、搭配原则即（配片原则） 重量错误、搭配错误，造成正负极比例不合理，影响容量发控及安全性能,5、极片称重,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,16,目 的：使极片和极耳良好连接在一起； 控制点：焊接拉力，铆接效果； 虚焊电池断路或内阻偏大,6、极耳焊接、铆接,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,17,目 的：贴出镍带外露尺寸，包住极耳部位可能存在的毛刺 控制点：外露尺寸 外露太少，影响极耳焊接，外露太多，镍带会碰到壳壁，引起安全问题； 贴的位置不当，露出毛刺或贴住活性材料毛刺引起电池的短路或安全问题，正极活性物质被贴住会影响容量,7、负极贴胶纸,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,18,目 的：去极片中的水分； 控制点：温度、真空度、时间（记录准确） 温度过高，时间过长造成极片变脆，引起极片掉粉或电池短路，导致电池自放电大甚至安全问题 温度过低，真空达不到、时间不够，造成极片水分未除净，导致电池容量低、内阻不稳定、循环差及尺寸异常,8、极片烘烤,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,19,目 的：将正负极用隔膜隔开，并卷绕形成卷芯 控制点：对齐度、松紧度、杂质控制；（装配流转速度及粉尘、水分控制） 正负极片对位不齐造成正极活性区域超出负极活性区域，容量低并存在安全隐患； 卷绕太松造成极耳位置偏移，影响装配；,9、卷 绕,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,20,目 的：使极耳和盖帽良好连接在一起； 控制点：焊接强度、盖帽铝壳对齐度 虚焊导致电池断路或内阻偏大； 对位不齐，盖帽困难，极耳扭曲存在安全隐患；,10、正、负极耳与盖帽焊接,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,21,目 的：使铝壳与盖帽融合在一起，无缝隙，砂眼。 控制点：焊接强度、密封性、焊缝均匀 强度不够造成电芯在受很小外力作用下，会焊缝开裂，漏液； 焊接不密封造成漏液；焊缝不均匀会造成焊缝厚度超标，焊缝强度不均匀等；,11、激光焊接,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,22,目的：检验焊接的气密性 控制点：真空度、静置时间（一般为35s，大电池为58s） 真空度不够，静置时间不够，不能检出微漏电芯，造成漏液；,12、测气密性,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,23,目 的：去除电芯在装配与激光焊吸收的水分 控制点：温度、真空度、时间 温度偏高、时间过长，隔膜收缩，会损坏电池； 温度不够、时间不够、真空度不达标，水分去除不充分，影响电池性能。,13、电芯液液前烘烤,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,24,目 的：给电芯注入电解质； 控制点：注液量、环境湿度、注液后封后效果 注液量过多电解液浪费，电芯鼓壳，过少会导致电池容量不足、内阻偏大、平台低及循环性差等问题 湿度超标、封口不严，电池内含水分增加，引起电池鼓壳、容量低、安全性能差等不良；,14、注 液,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,25,目 的：使用小电流将电芯激活，形成质密的SEI膜； 控制点：电流、时间、环境温、湿度；（化成柜每一个月进行全面校准一次） 电流未到，时间不够造成反应不完全，封口后易鼓壳，低压； 电流过大、时间过长SEI膜形成不完整，容量低，循环性能差； 湿度超标造成容量低，安全性能差；,15、化成,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,26,目的：将化成时产生的气体抽出； 控制点：真空度、时间； 真空度不够，时间短，气体不能完全抽出，电芯鼓壳； 真空度太高，时间长，会抽出电解液，电芯容量低，内阻高，安全性能差；,16、封口前抽真空,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,27,目 的：封住注液孔，使电芯内部与外界完全隔离； 控制点：力度、封口时间（速度要快，采取少量多次原则）； 力度太小，封口不严，电芯漏液，鼓壳； 力度太大，电芯变形，外观不良； 封口太慢，吸收水分，电芯容量低，鼓壳；,17、钢珠封口,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,28,目 的：将电芯表面电解液擦洗干净； 控制点：清洗速度（采取少量多次原则） 未及时清洗，电解液腐蚀铝壳，无法清洗掉，造成外观不良。,18、清洗,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,29,目的：检测电池的容量，分等级； 控制点：工步设置的准确性、与夹具接触、异常处理；（分荣柜每一个月全面校准一次） 电流电压不准确，会造成容量不准，电芯低压或过充； 接触不好、异常未及时处理，电流电压不稳定，影响采集数据的准确性，造成分容不准、电压不准甚至爆炸等安全隐患；,19、检测分容,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,30,目 的：挑出自放电大及有安全隐患电芯； 控制点：温度、时间； 温度不够、时间短，不能完全检出，流入客户处； 温度过高，时间太长，电芯内部结构变化，鼓壳，性能下降；,20、老化,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,31,目的：挑出符合客户要求的电芯； 控制点：容量、内阻、厚度、电压、外观等； 失控造客户退货，公司信誉下降；,21、出货全检,失控的后果,锂离子电池生产控制要点,32,结 束,