鋰電池生產廠家是怎么組裝鋰電池組的你知道嗎?
首先從涂布工藝了解起,這道工序中可以看到大卷的銅箔(黃色)和鋁箔(銀色)。鋁箔,是用來涂布鎳鈷錳NCM三元材料;反之,銅箔是用來涂布負極活性材料石墨;其中白色的為隔膜。全球鋰電池隔膜主要被Asahi、Celgard、SK、toray、W-SCOP等廠商占據,這些國外企業(yè)把持了近70%的市場份額。而中國隔膜企業(yè)所占的市場份額約30%,鋰電池隔膜自主國產化正在不斷突破。電芯的容量,是根據這些配方的調配比例面積得來。
一整卷涂布完成的正負極材料寬約126mm,接下來還需要裁剪成寬度約18mm的7小卷,每卷都會均勻分成若干段,每一段代表一顆電芯所需的用料。據電芯廠工程師徐工介紹,目前三元正極材料每噸售價為12萬元,每噸材料可以用于生產5萬只電芯;當前電芯產能日均50萬只,需要用到10噸三元正極材料,光這項開支每日就需要60萬元。
自動化的機器將每段打上鎳帶和絕緣耐高溫的麥拉片(Mylar),下一步進行5個級別的稱重,分別是偏重、A1、A2、A3、偏輕。這個跟CPU晶圓挑選一樣,同一批切割工藝,也會出現(xiàn)不同體質,根據不同體質再分出對應容量,配對出貨。
電芯的生產過程二:組裝
分類好的正極和負極,白色的材質是隔膜。電芯這樣還不能正常工作,需要加入電解液作為媒介,讓正負極發(fā)生化學反應,鋰離子才能夠在正負極之間遷移,產生電荷離子輸出能量鋰電池才能進行充放電。自動化卷包好后直接滾落在了流水線上,進入下一個組裝步驟裝入鋼殼?!′摎な且惑w沖壓成型,厚度不足1mm,因此對鋼材強度質量要求很高,這家電芯廠選用的是進口韓鋼材料。
這一步將負極極耳與鋼殼底部通過點焊的方式連接。點焊機無法焊接鋼殼底部,組裝時用銅釘,先從預留的小洞插入底部,然后放入點焊機,咔嚓一下,負極就打好鎳帶與鋼殼底部連接好了。
電解液在密封箱充滿惰性氣體氬氣的手套箱中內注入,密封箱手套內氧氣濃度必須低于10ppm(接近無氧真空環(huán)境),防止電極氧化。電解液氬氣通過循環(huán)凈化裝置輸入密封箱, 裝置里頭有催化劑和還原劑氫氣,通過氫氧反應生成水可以把氧氣除去。同時,裝置中的干燥劑吸收水分,保證箱內氣氛的干燥。
注入電解液后的電芯,已經通過激光焊接將蓋帽與鋼殼連為一體。一排排整齊有序的堆放著,整裝待發(fā)。
一只新的電芯就這樣誕生了。每一只電芯都需要穿上按容量分類的“新衣服”PVC套管。
不同的容量對應了不同的PVC封套,這里我們看到了綠、藍、粉等多個色,豐富的外觀顏色增添了電芯時尚感。
電芯的生產過程三:首次充電和測試
電芯在注入電解液后,實際上還沒有存上電,而且此時正負極表面的狀態(tài)也沒有達到穩(wěn)定,必須通過首次充電才能夠正常使用,這種首次充電稱之為“化成”。首次充電時需要充入額外的電量,用來在電極表面產生保護膜,這層保護膜正是鋰離子電池低自放電的奧秘所在。同時,保護膜的性質也影響電池的性能和壽命。因此,化成工藝十分重要。化成采用分容柜完成。電芯是化學品,為了保障使用安全和壽命,在出廠前需要做好配對按盒分裝,每盒200只。確保三個一致性:容量一致、內阻一致、電壓一致。如此方能正常出廠,否則把被打入冷宮,淪為B級、C級電芯。
第一個測試,容量。為了確保容量測試的準確性,該廠采購了行業(yè)領先的貝爾全自動分容柜,滿足每日上萬只的分容需求。新誕生的電芯,需要做5個循環(huán)老化測試,把不能工作或者容量有偏差的挑選出來。依據國家標準GB/T18287-2013《移動電話用鋰離子蓄電池及蓄電池組總規(guī)范》,按照0.2C充放電測試。以合適的電流充電至4.20V截止(高壓版本需要充到4.30V或4.35V),靜置一段時間(15min以上)使電池溫度接近室溫且電池內極化基本消散。測試采用0.2C放電至2.75V終止電壓,達到所標注的容量,才算合格。這里的C是一個倍率單位,以2600mAh電芯放電為例,0.2C則為520mA放電。
第二個測試,內阻?,F(xiàn)在電芯廠都配有內阻自動篩選機器,可流水線篩選。18650三元材料,內阻在70毫歐以內,都算合格品;低于30毫歐的算是特挑極品了。如果是磷酸鐵鋰或者鈦酸鋰,內阻能做到20毫歐以內。
第三個測試,電壓。同一裝箱里面的電芯電壓3.7V±0.05,方便多節(jié)并聯(lián)或者串聯(lián)使用下,整箱抽出使用。每一箱的電芯都做過三個一致性配對,因此不推薦跨箱使用,這也是國際上通用的方法。
除了一致性測試,每一個批次的電芯還需要抽查完成撞擊、震動、穿刺等數(shù)十項破壞性測試,杜絕隱患,確保每一個批次品質最佳。
















