關(guān)于鋰離子電池十大關(guān)鍵生產(chǎn)工序及核心材料詳解
來源：寶鄂實業(yè)
2019-06-22 10:56
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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、混料進行以下測試：固含量、粘度、混料細度、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;
b) 集流體標準(實際)重量的確認;
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（標準值、上、下限值）的計算
a) 單面敷料量（以接近此標準的極片厚度確定單面厚度）；
b) 雙面敷料量（以最接近此標準的極片厚度確定雙面的極片厚度。）
3. 漿料的確認
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;
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)格確認有無毛刺，外觀檢驗。
第三步：制片（前段）
1. 壓片
a) 確認型號和該型號正、負極片的標準厚度；
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；
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；
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)存極片的標識狀態(tài)；
3.點負極的牢固度（鋼、鋁殼）；鋁殼正極的牢固性、負極的外觀；
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；
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)，防止失準儀器在線上使用（針對所有工位）。
為了滿足以上的條件，任何一種化學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)和導電骨架所組成?；钚晕镔|(zhì)是指正、負極中參加成流反應(yīng)的物質(zhì)，是化學電源產(chǎn)生電能的源泉，是決定化學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） 電化學活性高，即自發(fā)進行反應(yīng)的能力強；
3） 重量比容量和體積比容量大；
4） 在電解液中的化學穩(wěn)定性高；
5） 具有高的電子導電性；
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)部擔負著傳遞正負極之間電荷的作用，所以勢一些具有高離子導電性的物質(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)定的化學性質(zhì)，使儲藏期間電解質(zhì)與活性物質(zhì)界面的電化學反應(yīng)速率小，從而使電池的自放電容量損失減小；
2） 比電導高，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電性，而不具有電子導電性。
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?。?/div>
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?？筛鶕?jù)化學電源不同系列的要求而選。我們對不同類型電池的事故率進行的統(tǒng)計，16-17年，國內(nèi)新能源汽車火災(zāi)事故分別發(fā)生29起和16起。配套車型看，方形電池事故較高，無論是事故次數(shù)還是車輛數(shù)量占比均超過一半；18年上半年，國內(nèi)共發(fā)生8起，方形和圓柱各一半；根據(jù)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)來看，軟包電池安全性相對來說最高。軟包鋰電池采用鋁塑膜作為包裝外殼，在發(fā)生安全隱患的情況下，軟包鋰電池最多只會鼓氣裂開，從封口處釋放能量，而不像鋼殼鋁殼鋰電池那樣會產(chǎn)生較大內(nèi)壓而發(fā)生爆炸。目前，軟包鋰電池大部分仍采用液態(tài)電解質(zhì)，少數(shù)采用凝膠態(tài)電解質(zhì)，隨能量密度發(fā)展，固態(tài)鋰電池發(fā)展是必然趨勢，鋰電池安全性會進一步提高。
我們還對不同類型電池的成本進行了統(tǒng)計，從包裝成本來說，圓柱、方形、軟包的包裝成本是相似的，差異不大。但在包裝材料的構(gòu)成方面，方形鋁殼的成本是最高的，方形鋁殼為了降低單位Wh的成本必須把電池容量做大，但隨著成本會降低，安全性也會降低，它可能會熱失控，中間有一些熱量傳遞速度會有限制。不同容量的軟包電池，包裝材料成本相似，相對來說降低單位瓦時成本難度更大。軟包電池的容量，一般在50~60Ah左右。
我們對軟包電池各組分重量和成本占比進行了分析。發(fā)現(xiàn)鋁塑膜重量占比為3.0%，成本卻占到整個鋰電池總成本的8%，成本構(gòu)成中占到第三位，成本占比較大。這主要是由于鋁塑膜的制備工藝及市場情況導致的。目前，國內(nèi)軟包動力電池所用鋁塑膜有90%以上都是進口。
在這簡單介紹下鋁塑膜結(jié)構(gòu)。鋁塑膜主要由外層尼龍層、中間鋁層、內(nèi)層CPP/PP層三層組成，特種鋁層和CPP/PP層 技術(shù)壁壘高，產(chǎn)品要求嚴格，全球鋁塑膜市場仍主要由日韓企業(yè)壟斷，日本DNP和昭和電工兩大巨頭合計市場占比超過70%。DNP和昭和電工分別是熱法和干法的代表企業(yè)。
國產(chǎn)鋁塑膜遇到的常見的技術(shù)問題是國產(chǎn)鋁箔在表面處理上有缺陷，穩(wěn)定性差，另外CPP層材料未完全攻克，絕緣和耐高溫性都存在問題。近些年，國產(chǎn)鋁塑膜企業(yè)在材料技術(shù)工藝、設(shè)備等方面都在不斷完善更新，而且在產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品一致性和耐電解液性能上有了質(zhì)的提升。ATL、光宇等已開始批量應(yīng)用數(shù)碼類國產(chǎn)鋁塑膜；同時動力電池領(lǐng)域，新綸科技通過收購日本T&T的成熟鋁塑膜工廠和專利技術(shù)，成功將鋁塑膜產(chǎn)品導入國內(nèi)動力電池企業(yè)。國內(nèi)企業(yè)通過技術(shù)的內(nèi)生突破、引進吸收以及外延收購等發(fā)展途徑，國產(chǎn)化已勢不可擋。
