1.  模型介紹

 

 

Thomas Knoche的模型結(jié)構(gòu)可以分為三步，構(gòu)建模型的第一步主要為細(xì)分注液過程。注液過程的影響因素可以細(xì)分為“產(chǎn)品設(shè)計(jì)”、“注液設(shè)備”、“工藝特性”、“注液設(shè)備”，以及“產(chǎn)品質(zhì)量”和“工藝質(zhì)量”幾部分。其中“產(chǎn)品設(shè)計(jì)”又可以繼續(xù)細(xì)分為幾個(gè)更加具體的部分，特別是當(dāng)這個(gè)幾個(gè)部分工作機(jī)理不同時(shí)，更應(yīng)該進(jìn)行詳細(xì)的劃分，例如對(duì)于鋰離子電池注液過程，電池設(shè)計(jì)可以分為“電池結(jié)構(gòu)”和“電池材料”兩大部分，其中“電池結(jié)構(gòu)”代表的是電池的宏觀結(jié)構(gòu)，“電池材料”則代表電池材料的物理和化學(xué)特性。“設(shè)備”和“工藝實(shí)施”則代表了生產(chǎn)過程對(duì)于電池特性的影響。“工藝現(xiàn)象”是這一層模型的核心，因此“工藝現(xiàn)象”描述了其他不同部分之間的因果關(guān)系。最終上述的輸入因素都會(huì)最終反映在輸出“產(chǎn)品質(zhì)量”和“工藝質(zhì)量”上。

 

 

 

2.模型應(yīng)用

2.1  注液工藝

鋰離子電池的注液和浸潤(rùn)可以細(xì)分為多個(gè)步驟——注液、密封和浸潤(rùn)，以及各個(gè)步驟之間的準(zhǔn)備工作等。根據(jù)上面的的構(gòu)建模型的方法，鋰離子電池的注液和浸潤(rùn)過程可以由下圖表示，下圖中的箭頭表明了注液過程各個(gè)因素之間的因果關(guān)系。從圖上可以看到，注液過程主要受到注液系統(tǒng)和體系壓力兩個(gè)因素的影響。而體系壓力會(huì)對(duì)電池注液準(zhǔn)備、注液、密封前浸潤(rùn)和密封后浸潤(rùn)等過程產(chǎn)生影響，可見體系壓力是電池體系注液和浸潤(rùn)過程最重要的影響因素。

 

 

 

目前的常見的注液方式主要分為兩類，一種是通過注液孔直接注液（最主流的方式），另外一種是將電池放入到電解液之中讓電解液滲入電池。通過注液孔注液的方式，根據(jù)注液量又可以分為單倍注液和多倍注液（受到電池結(jié)構(gòu)和批次的影響）。幾種注液方式促進(jìn)浸潤(rùn)的措施各有不同，其中單倍注液方法，通過反復(fù)的抽壓的方式促進(jìn)電解液在電芯內(nèi)的浸潤(rùn)，而多倍注液方法是通過加壓的方式促進(jìn)電解液在電芯內(nèi)浸潤(rùn)，浸入式注液則沒有促進(jìn)浸潤(rùn)的措施。

 

 

 

2.2 注液設(shè)備

注液和浸潤(rùn)用到的設(shè)備，以及設(shè)備之間相互的因果關(guān)系如下圖所示?？梢钥吹阶⒁涸O(shè)備主要由三部分組成：1）注液設(shè)備；2）壓力控制設(shè)備，真空設(shè)備和加壓設(shè)備；3）電池固定結(jié)構(gòu)。

 

 

 

2.3 工藝特性

影響電池注液和浸潤(rùn)的因素如下圖所示，它們之間的因果關(guān)系如箭頭所示。鋰離子電池的注液主要受到電池結(jié)構(gòu)、電池材料和注液工藝的影響。

 

 

 

2.4 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)這一部分可以分為兩大部分：1）電池材料選擇；2）電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。不同的材料具有不同的物理和化學(xué)特性，因此鋰離子電池的材料選擇決定了電解液的浸潤(rùn)速度，如電解液的粘度、表面張力，多孔材料的微孔結(jié)構(gòu)，電解液和正負(fù)極材料的接觸角等特性都會(huì)對(duì)電池的浸潤(rùn)性產(chǎn)生影響。電解液在浸潤(rùn)到電芯之前，會(huì)首先存儲(chǔ)在鋰離子電池的外殼之中，因此電池的結(jié)構(gòu)（方形或者圓柱、硬殼或者軟包、疊片或者卷繞）都會(huì)對(duì)電解液的浸潤(rùn)產(chǎn)生一定的影響。