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锂离子电池论坛锂离子电池工艺大全经典模板

锂离子电池原理、常见不良项目及成因、涂布方法汇总

（-07-1109:

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25）

通常而言,锂离子电池有三部分组成:

1.锂离子电芯；2.保护电路（PCM）；3.外壳即胶壳。

分类

从锂离子电池和手机配合情况来看,通常分为外置电池和内置电池,这种叫法很轻易了解,外置电池就是直接装在手上后面,如:

MOTOROLA191,SAMSUNG系列等;而内置电池就是装入手机后,还另有一个外壳把其扣在手机电池内,如:

MOTOROLA　998,8088,NOKIA大部分机型

1.外置电池

外置电池封装形式有超声波焊接和卡扣两种:

1.1超声波焊接

外壳

这种封装形式电池外壳全部有底面壳之分,材料通常为ABS+PC料,面壳通常喷油处理,代表型号有:

MOTOROLA191,SAMSUNG系列,原装电池外壳经喷油处理后长久使用通常不会磨花,而部分品牌电池或水货电池用上几天外壳喷油就开始脱落了.其原因为:

手机电池外壳较廉价,而喷油处理成本通常为外壳几倍（好一点）,这么处理通常有三道工序:

喷光油（打底）,喷油（形成颜色）,再喷亮油（次序应该是这么,假如我没记错话）,而部分厂商为了降低成本就省去了第一和第三道工序,这么成本就很低了.

超声波焊塑机焊接

有了好超声波焊塑机不够,是否能够焊接OK,还和外壳材料和焊塑机参数设置有很大关系,外壳方面关键和生产厂家水口料掺杂情况相关,而参数设置则需自己探索,因为包含到企业部分技术资料,在这里不便多讲.

1.2卡扣式

卡扣式电池原理为底面壳设计时形成卡扣式,其通常为一次性,假如卡好后用户强行折开话,就无法复原,不过这对于生产厂家来讲不是很大难度（卡好后再折开）,其代表型号有:

爱立信788,MOTOROLAV66.

2.内置电池

内置电池封形式也有两种,超声波焊接和包标（使用商标将电池全部包起）

超声波焊接电池关键有:

NOKIA8210,8250,8310,7210等.

包标电池就很多了,如前两年很浒MOTO998,8088了.

 锂离子电池原理及工艺步骤

一、原理

1.0 正极结构

  LiCoO2（钴酸锂）+导电剂（乙炔黑）+粘合剂（PVDF）+集流体（铝箔）正极

2.0 负极结构

  石墨+导电剂（乙炔黑）+增稠剂（CMC）+粘结剂（SBR）+ 集流体（铜箔）负极

电芯结构

电芯正极是LiCoO2加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极板，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上，现在比较优异负极层状石墨颗粒已采取纳米碳。

依据上述反应机理，正极采取LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2，其中LiCoO2本是一个层结构很稳定晶型，但当从LiCoO2拿走XLi后，其结构可能发生改变，不过否发生改变取决于X大小。

经过研究发觉当X>0.5时Li1-XCoO2结构表现为极其不稳定，会发生晶型瘫塌，其外部表现为电芯压倒终止。

所以电芯在使用过程中应经过限制充电电压来控制Li1-XCoO2中X值，通常充电电压小于4.2V那么X小于0.5，这时Li1-XCoO2晶型仍是稳定。

负极C6其本身有自己特点，当第一次化成后，正极LiCoO2中Li被充到负极C6中，当放电时Li回到正极LiCoO2中，但化成以后必需有一部分Li留在负极C6中，心以确保下次充放电Li正常嵌入，不然电芯压倒很短，为了确保有一部分Li留在负极C6中，通常经过限制放电下限电压来实现。

所以锂电芯安全充电上限电压≤4.2V，放电下限电压≥2.5V。

3.0工作原理

锂离子电池内部成螺旋型结构，正极和负极之间由一层含有很多细微小孔薄膜纸隔开。

锂离子电芯是一个新型电池能源，它不含金属锂，在充放电过程中，只有锂离子在正负极间往来运动，电极和电解质不参与反应。

锂离子电芯能量容量密度能够达成300Wh/L，重量容量密度能够达成125Wh/L。

锂离子电芯反应机理是伴随充放电进行，锂离子在正负极之间嵌入脱出，往返穿梭电芯内部而没有金属锂存在，所以锂离子电芯愈加安全稳定。

锂离子电池正极采取钴酸锂，正极集流体是铝箔；负极采取碳，负极集流体是铜箔，锂离子电池电解液是溶解了LiPF6有机体。

锂离子电池正极材料是氧化钴锂，负极是碳。

当对电池进行充电时，电池正极上有锂离子生成，生茶鞥锂离子经过电解液运动到负极。

而作为负极碳展现层状结构，它有很多微孔，抵达负极锂离子就嵌入到碳层微孔中，嵌入锂离子越多，充电容量越高。

一样道理，党对电池进行放电时（即我们使用电池过程），嵌在负极碳层中锂离子脱出，有运动回到正极。

回到正极锂离子越多，放电容量越高。

我们通常所说电池容量指就是放电容量。

锂离子电池盖帽上有防爆孔，在内部压力过大情况下，防爆孔会自动打开泄压，以预防出现爆炸现象。

锂离子电池性能：

优良安全性

　　因为使用优良负极材料，克服了电池充电过程中锂枝晶生长问题，使得锂离子电池安全性大大提升。

同时采取特殊可恢复配件，确保了电池在使用过程中安全性。

※在生产加工中怎样确保设计好C/A？

？

？

比成了生产加工中关键。

所以在生产中应就以下多个方面进行控制：

1.负极材料处理

1）将大粒径及超细粉和所要求粒径进行根本分离，避免了局部电化学反应过分猛烈而产生负反应情况，提升了电芯安全性。

2）提升材料表面孔隙率，这么能够提升10%以上容量，同时在C/A比不变情况下，安全性大大提升。

处理结果使负极材料表面和电解液有了愈加好相容性，促进了SEI膜形成及稳定上。

2.制浆工艺控制

1）制浆过程采取优异工艺方法及特殊化学试剂，使正负极浆料各组之间表面张力降到了最低。

提升了各组之间相容性，阻止了材料在搅拌过程“团聚”现象。

2）涂布时基材料和喷头间隙应控制在0.2mm以下，这么涂出极板表面光滑无颗粒、凹陷、划痕等缺点。

3）浆料应储存6小时以上，浆料粘度保持稳定，浆料内部无自聚成团现象。

均匀浆料确保了正负极在基材上分布均匀性，从而提升了电芯一致性、安全性。

3.采取优异极片制造设备

1）能够确保极片质量稳定和一致性，大大提升电芯极片均一性，降低了不安全电芯出现机率。

2）涂布机单片极板上面密度误差值应小于±2%，极板长度及间隙尺寸误差应小于2mm。

3）辊压机辊轴锥度和径向跳动应小于4μm，这么才能确保极板厚度一致性。

设备配有完善吸尘系统，避免因浮尘颗粒而造成电芯内部微短路，从而确保了电芯自放电性能。

4）分切机应采取切刀为辊刀型连续分切设备，这么切出极片不存在荷叶边，毛刺等缺点。

一样设备应配有完善吸尘系统，从而确保了电芯自放电性能。

4.优异封口技术

现在中国外方形锂离子电芯封口均采取激光（LASER）熔接封口技术，它是利用YAG棒（钇铝石榴石）激光谐振腔中受强光源（通常为氮灯）激励下发出一束单一频率光（λ=1.06mm）经过谐振折射聚焦成一束，再把聚焦焦点对准电芯筒体和盖板之间，使其熔化后亲合为一体，以达成盖板和筒体密封熔合目标。

为了达成密封焊，必需掌握以下多个要素：

1）必需有能量大、频率高、聚焦性能好、跟踪精度高激光焊机。

2）必需有配合精度高适适用于激光焊电芯外壳及盖板。

3）必需有高统一纯度氮气保护，尤其是铝壳电芯要求氮气纯度高，不然铝壳表面就会产生难以熔化Al2O3（其熔点为2400℃）。

3.1 充电过程 

如上图一个电源给电池充电,此时正极上电子e从经过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲小洞，“游泳”抵达负极，和早就跑过来电子结合在一起。

正极上发生反应为

LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe（电子）

负极上发生反应为

6C+XLi++Xe=====LixC6

3.2 电池放电过程 

放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个能够随电压改变而改变可变电阻，恒阻放电实质全部是在电池正负极加一个电阻让电子经过。

由此可知，只要负极上电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。

电子和Li+全部是同时行动，方向相同但路不一样，放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，锂离子Li+从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲小洞，“游泳”抵达正极，和早就跑过来电子结合在一起。

二、工艺步骤

关键工序：

1、制浆：

用专门溶剂和粘结剂分别和粉末状正负极活性物质混合，经高速搅拌均匀后，制成浆状正负极物质。

2涂膜：

将制成浆料均匀地涂覆在金属箔表面，烘干，分别制成正负极极片。

3、装配：

按正极片—隔膜—负极片—隔膜自上而下次序放好，经卷绕支持呢个电池极芯，再经注入电解液、封口等工艺过程，即完成电池装配过程，制成成品电池。

4、化成：

用专用电池充放电设备对成品电池进行充放电测试，对每一只电池全部进行检测，筛选出合格成品电池，待出厂。

锂离子电池配料基础知识

一、电极组成：

1、正极组成：

a、钴酸锂：

正极活性物质，锂离子源，为电池提升锂源。

b、导电剂：

提升正极片导电性，赔偿正极活性物质电子导电性。

提升正极片电解液吸液量，增加反应界面，降低极化。

c、PVDF粘合剂：

将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。

d、正极引线：

由铝箔或铝带制成。

2、负极组成：

a、石墨：

负极活性物质，组成负极反应关键物质；关键分为天然石墨和人造

石墨两大类。

b、导电剂：

提升负极片导电性，赔偿负极活性物质电子导电性。

提升反应深度及利用率。

预防枝晶产生。

利用导电材料吸液能力，提升反应界面，降低极化。

（可依据石墨粒度分布选择加或不加）。

c、添加剂：

降低不可逆反应，提升粘附力，提升浆料黏度，预防浆料沉淀。

d、水性粘合剂：

将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。

e、负极引线：

由铜箔或镍带制成。

二、配料目标：

配料过程实际上是将浆料中多种组成按标准百分比混合在一起，调制成浆料，以利于均匀涂布，确保极片一致性。

配料大致包含五个过程，即：

原料预处理、掺和、浸湿、分散和絮凝。

三、配料原理：

（一）、正极配料原理（关键）

1、原料理化性能。

（1）钴酸锂：

非极性物质，不规则形状，粒径D50通常为6-8μm，含水量≤0.2%，通常为碱性，PH值为10~11左右。

锰酸锂：

非极性物质，不规则形状，粒径D50通常为5-7μm，含水量≤0.2%，通常为弱碱性，PH值为8左右。

（2）导电剂：

非极性物质，葡萄链状物，含水量3-6%，吸油值~300，粒径通常为2~5μm；关键有一般碳黑、超导碳黑、石墨乳等，在大批量应用时通常选择超导碳黑和石墨乳复配；通常为中性。

（3）PVDF粘合剂：

非极性物质，链状物，分子量从300，000到3，000，000不等；吸水后分子量下降，粘性变差。

（4）NMP溶剂：

弱极性液体，用来溶解/溶胀PVDF，同时用来稀释浆料。

2、原料预处理

（1）钴酸锂：

脱水。

通常温度为120℃，常压烘烤2小时左右。

（2）导电剂：

脱水。

通常温度为200℃，常压烘烤2小时左右。

（3）粘合剂：

脱水。

通常温度为120~140℃，常压烘烤2小时左右，烘烤温度视分子量大小决定。

（4）NMP：

脱水。

使用干燥分子筛脱水或采取特殊取料设施，直接使用。

3、原料掺和：

（1）粘合剂溶解（按标准浓度）及热处理。

（2）钴酸锂和导电剂球磨：

使粉料初步混合，钴酸锂和导电剂粘合在一起，提升团聚作用和导电性。

配成浆料后不会单独分布于粘合剂中，球磨时间通常为2小时左右；为避免混入杂质，通常使用玛瑙球作为球磨介子。

4、干粉分散、浸湿：

（1）原理：

固体粉末放置在空气中，伴随时间推移，将会吸附部分空气在固体表面上，液体粘合剂加入后，液体和气体开始争夺固体表面；假如固体和气体吸附力比和液体吸附力强，液体不能浸湿固体；假如固体和液体吸附力比和气体吸附力强，液体能够浸湿固体，将气体挤出。

当润湿角≤90度，固体浸湿。

当润湿角＞90度，固体不浸湿。

 正极材