你知道鋰離子電池的關(guān)鍵技術(shù)有哪些嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-06-19 20:33
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第一步：配料
1. 溶液配制
a) PVDF(或CMC)與溶劑NMP（或去離子水）的混合比例和稱量；
b) 溶液的攪拌時間、攪拌頻率和次數(shù)（及溶液表面溫度）；
c) 溶液配制完成后,對溶液的檢驗:粘度(測試)\溶解程度(目測)及擱置時間;
d) 負(fù)極:SBR+CMC溶液,攪拌時間和頻率。
2. 活性物質(zhì)
a) 稱量和混合時監(jiān)控混合比例、數(shù)量是否正確；
b) 球磨：正負(fù)極的球磨時間；球磨桶內(nèi)瑪瑙珠與混料的比例；瑪瑙球中大球與小球的例；
c) 烘烤：烘烤溫度、時間的設(shè)置；烘烤完成后冷卻后測試溫度。
d) 活性物質(zhì)與溶液的混合攪拌：攪拌方式、攪拌時間和頻率。
e) 過篩：過100目（或150目）分子篩。
f) 測試、檢驗：
對漿料、混料進(jìn)行以下測試：固含量、粘度、混料細(xì)度、振實密度、漿料密度。
第二步：涂布
1. 集流體的首檢
a) 集流體規(guī)格(長寬厚)的確認(rèn);
b) 集流體標(biāo)準(zhǔn)(實際)重量的確認(rèn);
c) 集流體的親(疏)水性及外觀(有無碰傷、劃痕和破損)。
2. 敷料量（標(biāo)準(zhǔn)值、上、下限值）的計算
a) 單面敷料量（以接近此標(biāo)準(zhǔn)的極片厚度確定單面厚度）；
b) 雙面敷料量（以最接近此標(biāo)準(zhǔn)的極片厚度確定雙面的極片厚度。）
3. 漿料的確認(rèn)
是否過稠(稀)\流動性好,是否有顆粒,氣泡過多,是否已干結(jié).
4. 極片效果
a) 比重(片厚)的確認(rèn);
b) 外觀:有無劃線、斷帶、結(jié)料（滾輪或極片背面）是否積料過厚，是否有未干透或烤焦，有無露銅或異物顆粒；
5. 裁片
規(guī)格確認(rèn)有無毛刺，外觀檢驗。
第三步：制片（前段）
1. 壓片
a) 確認(rèn)型號和該型號正、負(fù)極片的標(biāo)準(zhǔn)厚度；
b) 最高檔次極片壓片后（NO.1或NO.1及NO.2）的厚度、外觀有無變形、起泡、掉料、有無粘機、壓疊。
c) 極片的強度檢驗；
2. 分片
a) 刀口規(guī)格、大片極片的規(guī)格（長寬）、外觀確認(rèn)；
b) 分出的小片寬度；
c) 分出的小片有無毛刺、起皺、或裁斜、掉料（正）。
3. 分檔稱片
a) 稱量有無錯分；
b) 外觀檢驗：尺寸超差（極片尺寸、掉料、折痕、破損、浮料、未刮凈等）。
4. 烘烤
a) 烤箱溫度、時間的設(shè)置；
b) 放N2、抽真空的時間性效果（目測儀表）及時間間隔。
第四步：制片后段
1.鋁帶、鎳帶的長度、寬度、厚度的確認(rèn)；
2.鋁帶、鎳帶的點焊牢固性；
3.膠紙必須按工藝要求的公差長度粘貼；
4.極片表面不能有粉塵。
第五步：蓋帽
1.裁連接片：測量尺寸規(guī)格、檢查有無毛刺、壓傷；
2.清洗連接片：檢查連接片是否清洗干凈；
3.連接片退火：檢查有無用石墨粉覆蓋，烤爐溫度，放入取出時間；
4.組裝蓋帽：檢查各種配件是否與當(dāng)日型號相符，裝配是否到位；
5.沖壓蓋帽：檢查沖壓高度及外觀；
6.全檢：對前工序員工自檢檢查的效果進(jìn)行復(fù)核，防止不良品流入下一工序；
7.折連接片：檢查有無漏折、斷裂、有無折到位；
8.點蓋帽：檢查有無漏點、虛點、點穿；
9.全檢：對前工序員工自檢檢查的效果進(jìn)行復(fù)核，防止不良品流入下一工序；
10.套套管：檢查尺寸、套管位置；
11.烘烤：烘烤溫度、時間、烘烤效果。
第六步：卷繞
1.各型號的識別、隔膜紙、卷尺的規(guī)格、鋼（鋁）殼的卷繞注意事項；
2.結(jié)存極片的標(biāo)識狀態(tài)；
3.點負(fù)極的牢固度（鋼、鋁殼）；鋁殼正極的牢固性、負(fù)極的外觀；
4.絕緣墊片的放置；
5.折、壓合蓋帽（鋁殼）注意雜物外露和鋁殼外觀的維護(hù)；
6.定蓋工位：偏移度。
7.注意先下拉先生產(chǎn)。
第七步：焊接
1.鋼、鋁殼電池焊接時注意沙孔；
2.焊接鋁殼的調(diào)試、焊接時抽查的測試；
3.檢漏工位；
4.打膠。
5. 注意先下拉先生產(chǎn)。
第八步：注液
1.各種型號注液量；
2.手套箱內(nèi)的濕度和室內(nèi)濕度；
3.電池水分測試及放氣和抽真空時間；
4.烘烤前電池在烤箱放置注意事項；
5.烘烤12小時后電池上下層換位；
6.電池注液前后的封口。
第九步：檢測
1.分容、化成參數(shù)的設(shè)置；
2.化成時電解液流出員工有沒有及時擦掉；
3.監(jiān)督生產(chǎn)部新員工的操作；
4.注液組下來的電芯上注液孔是否有膠紙脫落；
5.各種實驗電池是否明顯標(biāo)識區(qū)分；
6.提前亮燈的點要查明原因；
7.爆炸后該點的校對；
8.鋼、鋁殼柜的區(qū)分；
9.封口時哪些型號要倒轉(zhuǎn)來擠壓
10.封口擠壓是否使鋁電芯變形；
11.封口后上否及時清洗；
12.夾具頭是否清潔，是否有銹蝕；
13.連接電腦的柜子爆炸后電壓的查詢，該點電壓電流曲線的情況匯的；
14.擱置、老化和封口區(qū)的環(huán)境溫濕度。
第十步：包裝
1.對有的客戶抱怨過容量低的要加2分鐘容量;
2.對天宇這個客戶要控制尺寸的下限;
3.型號電池更改時是否清理整條拉,防止混料;
4.檢出的不良品是否用紅色周轉(zhuǎn)盒子裝，是否明顯標(biāo)識；
5.訂單上有特別要求的是否得到員工的理解和執(zhí)行；
6.噴碼內(nèi)容是否正確，噴碼方向和位置是否正確；
7.壓板和鉚釘上是否有膠；
8.檢測儀器是否在有效期內(nèi)，防止失準(zhǔn)儀器在線上使用（針對所有工位）。
隔膜是鋰離子電池的重要組成部分,是支撐鋰離子電池完成充放電電化學(xué)過程的重要構(gòu)件。它位于電池內(nèi)部正負(fù)極之間，保證鋰離子通過的同時，阻礙電子傳輸。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。
隔膜在鋰電池中的主要作用：
1、隔開鋰電池的正、負(fù)極，防止正、負(fù)極接觸形成短路；
2、薄膜中的微孔能夠讓鋰離子通過，形成充放電回路
鋰離子電池隔膜的種類
根據(jù)物理、化學(xué)特性的差異，鋰電池隔膜可以分為：織造膜、非織造膜（無紡布）、微孔膜、復(fù)合膜、隔膜紙、碾壓膜等。雖然類型繁多，至今商品化鋰電池隔膜材料主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。
鋰離子電池隔膜的性能要求
1、具有電子絕緣性，保證正負(fù)極的機械隔離；
2、有一定的孔徑和孔隙率，保證低的電阻和高的離子電導(dǎo)率，對鋰離子有很好的透過性；
3、耐電解液腐蝕，有足夠的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性，這是由于電解質(zhì)的溶劑為強極性的有機化合物；
4、具有良好的電解液的浸潤性，并且吸液保濕能力強；
5、力學(xué)穩(wěn)定性高，包括穿刺強度、拉伸強度等，但厚度盡可能小；
6、空間穩(wěn)定性和平整性好；
7、熱穩(wěn)定性和自動關(guān)斷保護(hù)性能好；
8、受熱收縮率小，否則會引起短路，引發(fā)電池?zé)崾Э?。除此之外，動力電池通常采用?fù)合膜，對隔膜的要求更高。
鋰離子電池的減少內(nèi)部短路技術(shù)和熱關(guān)閉性能
在鋰電池中，隔膜吸收電解液后，可隔離正、負(fù)極，以防止短路，但同時還要允許鋰離子的傳導(dǎo)。而在過度充電或者溫度升高時，隔膜還要有高溫自閉性能，以阻隔電流傳導(dǎo)防止爆炸。不僅如此，鋰電池隔膜還要有強度高、防火、耐化學(xué)試劑、耐酸堿腐蝕性、生物相容性好、無毒等特點。
減少內(nèi)部短路技術(shù)
膈膜是避免鋰電池內(nèi)部熱失控的關(guān)鍵部件，盡管具有熱關(guān)閉性能的隔膜上世紀(jì)90年代就已經(jīng)商品化了，但它對于加工缺陷造成的硬性內(nèi)部短路確實無效的。為了減輕內(nèi)部短路，在過去幾年中人們提出了兩種技術(shù)路線。一是制備具有高熔點，低的高溫收縮性和優(yōu)異的機械性能（特別是抗穿刺強度）的隔膜。二是制備高純氧化鋁（VK-L30G）陶瓷改善的隔膜。后者要么在表面具有陶瓷層，要么將高純氧化鋁（VK-L30G）粉末分散于高分子材料中，從中高純氧化鋁（VK-L30G）陶瓷起的主要作用是防止電極間的空間塌陷，從而避免熱失控情況下的內(nèi)部短路。
隔膜熱關(guān)閉性能
目前使用的鋰電池隔膜一般都能提供一個附加功能，就是熱關(guān)閉。這一特性也為鋰電池的安全性能提供了額外的幫助。這是因為隔膜所用聚烯烴材料具有熱塑性，當(dāng)溫度接近材料熔點時，微孔閉合形成熱關(guān)閉，從而阻斷離子的繼續(xù)傳輸而形成短路，起到保護(hù)電池的作用。
鋰離子電池隔膜的主要性能參數(shù)
孔徑大小及分布
1、孔徑的大小及分布與制備方法有關(guān)；2、孔徑大小影響隔膜的透過能力；3、分布不均勻?qū)е码姵貎?nèi)部電流密度不一致，形成枝狀晶刺穿隔膜。
透氣率
1、Gurley指數(shù)，是一個重要物化指標(biāo)；2、與電池內(nèi)阻成正比；3、數(shù)值越大，內(nèi)阻越大。
自動關(guān)閉機理
1、這是一種安全保護(hù)性能；2、限制溫度升高和防止短路；3、安全窗口溫度越高愈好，電池的安全性越高；4、與隔膜的原材料和隔膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)；5、材料熔點決定隔膜的閉孔溫度。
孔隙率
孔的體積和隔膜體積的比值，一般隔膜孔隙率在35%-60%之間。
熱穩(wěn)定性
隔膜受熱時尺寸穩(wěn)定性。
力學(xué)強度
要求抗穿刺強度高；單向拉伸，拉伸~50N，橫向~5N；雙向拉伸，要求2個方向要求一致。
鋰離子電池隔膜制造工藝
高性能鋰電池需要隔膜具有厚度均勻性以及優(yōu)良的力學(xué)性能（包括拉伸強度和抗穿刺強度）、透氣性能、理化性能（包括潤濕性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、安全性）。據(jù)了解，隔膜的優(yōu)異與否直接影響鋰電池的容量、循環(huán)能力以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。
鋰電池隔膜具有的諸多特性以及其性能指標(biāo)的難以兼顧決定了其生產(chǎn)工藝技術(shù)壁壘高、研發(fā)難度大。隔膜生產(chǎn)工藝包括原材料配方和快速配方調(diào)整、微孔制備技術(shù)、成套設(shè)備自主設(shè)計等諸多工藝。其中，微孔制備技術(shù)是鋰電池隔膜制備工藝的核心，根據(jù)微孔成孔機理的區(qū)別可以將隔膜工藝分為干法與濕法兩種。
干法隔膜工藝
干法隔膜工藝是隔膜制備過程中最常采用的方法，該工藝是將高分子聚合物、添加劑等原料混合形成均勻熔體，擠出時在拉伸應(yīng)力下形成片晶結(jié)構(gòu)，熱處理片晶結(jié)構(gòu)獲得硬彈性的聚合物薄膜，之后在一定的溫度下拉伸形成狹縫狀微孔，熱定型后制得微孔膜。目前干法工藝主要包括干法單向拉伸和雙向拉伸兩種工藝。
干法單拉
干法單拉是使用流動性好、分子量低的聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）聚合物，利用硬彈性纖維的制造原理，先制備出高取向度、低結(jié)晶的聚烯烴鑄片，低溫拉伸形成銀紋等微缺陷后，采用高溫退火使缺陷拉開，進(jìn)而獲得孔徑均一、單軸取向的微孔薄膜。
為了滿足以上的條件，任何一種化學(xué)電源均由以下四部分組成
1、電極電池的核心部分，它是由活性物質(zhì)和導(dǎo)電骨架所組成?；钚晕镔|(zhì)是指正、負(fù)極中參加成流反應(yīng)的物質(zhì)，是化學(xué)電源產(chǎn)生電能的源泉，是決定化學(xué)電源基本特性的重要部分。
對活性物質(zhì)的要求是：
1） 組成電池的電動勢高；
2） 電化學(xué)活性高，即自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)的能力強；
3） 重量比容量和體積比容量大；
4） 在電解液中的化學(xué)穩(wěn)定性高；
5） 具有高的電子導(dǎo)電性；
6） 資源豐富，價格便宜。
2、電解質(zhì)電池的主要組成之一，在電池內(nèi)部擔(dān)負(fù)著傳遞正負(fù)極之間電荷的作用，所以勢一些具有高離子導(dǎo)電性的物質(zhì)。
對電解質(zhì)的要求是：
1） 穩(wěn)定性強，因為電解質(zhì)長期保存在電池內(nèi)部，所以必須具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，使儲藏期間電解質(zhì)與活性物質(zhì)界面的電化學(xué)反應(yīng)速率小，從而使電池的自放電容量損失減?。?/div>
2） 比電導(dǎo)高，溶液的歐姆壓降小，使電池的放電特性得以改善。對于固體電解質(zhì)，則要求它只具有離子導(dǎo)電性，而不具有電子導(dǎo)電性。
3、隔膜也叫隔離物。置于電池兩極之間。隔膜的形狀有薄膜、板材、棒材等。其作用是防止正負(fù)極活性物質(zhì)直接接觸，造成電池內(nèi)部短路。
對于隔膜的要求是：
1） 在電解液中具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和一定的機械強度，并能承受電極活性物質(zhì)的氧化還原作用；
2） 離子通過隔膜的能力要大，也就是說隔膜對電解質(zhì)離子運動的阻力要小。這樣，電池內(nèi)阻就相應(yīng)減小，電池在大電流放電時的能量損耗減??；
3） 應(yīng)是電子的良好絕緣體，并能阻擋從電極上脫落活性物質(zhì)微粒和枝晶的生長；
4） 材料來源豐富，價格低廉。常用的隔膜材料有棉紙、微孔橡膠、微孔塑料、玻璃纖維、水化纖維素、接枝膜、尼龍、石棉等。可根據(jù)化學(xué)電源不同系列的要求而選。
