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锂离子电池工艺流程详解
锂离子电池工艺流程详解
  • 发布时间:2020-12-08 16:49

锂离子电池工艺流程详解

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锂离子电池工艺流程详解一、正极混料


l原料的掺和:


(1)粘合剂的溶解(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,提高团聚用途和的导电性。配成浆料后不会单独分布于粘合剂中,球磨时间一般为2小时左右;为防止混入杂质,通常使用玛瑙球作为球磨介子。


l干粉的分散、浸湿:


(1)原理:固体粉末放置在空气中,随着时间的推移,将会吸附部分空气在固体的表面上,液体粘合剂加入后,液体与气体开始争夺固体表面;假如固体与气体吸附力比与液体的吸附力强,液体不能浸湿固体;假如固体与液体吸附力比与气体的吸附力强,液体可以浸湿固体,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。


正极材料中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿,所以正极粉料分散相对容易。


(2)分散方法对分散的影响:


A、静置法(时间长,效果差,但不损伤材料的原有结构);


B、搅拌法;自转或自转加公转(时间短,效果佳,但有可能损伤个别


材料的自身结构)。

1、搅拌桨对分散速度的影响。搅拌桨大致包括蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等。一般蛇形、蝶形、桨型搅拌桨用来对付分散难度大的材料或配料的初始阶段;球形、齿轮形用于分散难度较低的状态,效果佳。


2、搅拌速度对分散速度的影响。一般说来搅拌速度越高,分散速度越快,但对材料自身结构和对设备的损伤就越大。


3、浓度对分散速度的影响。通常情况下浆料浓度越小,分散速度越快,但太稀将导致材料的浪费和浆料沉淀的加重。


4、浓度对粘结强度的影响。浓度越大,柔制强度越大,粘接强度


越大;浓度越低,粘接强度越小。


5、真空度对分散速度的影响。高真空度有利于材料缝隙和表面的气体排出,降低液体吸附难度;材料在完全失重或重力减小的情况下分散均匀的难度将大大降低。


6、温度对分散速度的影响。适宜的温度下,浆料流动性好、易分散。太热浆料容易结皮,太冷浆料的流动性将大打折扣。


l稀释。将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。


1.1原料的预处理


(1)钴酸锂:脱水。一般用120oC常压烘烤2小时左右。


(2)导电剂:脱水。一般用200oC常压烘烤2小时左右。


(3)粘合剂:脱水。一般用120-140oC常压烘烤2小时左右,烘烤温度视分子量的大小决定。


(4)NMP:脱水。使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施,直接使用。2.1.2物料球磨


a)将LiCoO2Super-P倒入料桶,同时加入磨球(干料:磨球=1:1),在滚瓶及上进行球磨,转速控制在60rmp以上;


b)4小时结束,过筛分离出球磨;


1.3操作步骤


a)将NMP倒入动力混合机(100L)至80℃,称取PVDF加入其中,开机;


参数设置:转速25±2转/分,搅拌115-125分钟;


b)接通冷却系统,将已经磨号的正极干料平均分四次加入,每次间隔28-32分钟,第三次加料视材料要添加NMP,第四次加料后加入NMP;


动力混合机参数设置:转速为20±2转/分


c)第四次加料30±2分钟后进行高速搅拌,时间为480±10分钟;


动力混合机参数设置:公转为30±2转/分,自转为25±2转/分;


a)真空混合:将动力混合机接上真空,保持真空度为-0.09Mpa,搅拌30±2分钟;


动力混合机参数设置:公转为10±2分钟,自转为8±2转/分


b)取250-300毫升浆料,使用黏度计测量黏度;


测试条件:转子号5,转速12或30rpm,温度范围25℃;


c)将正极料从动力混合机中取出进行胶体磨、过筛,同时在不锈钢盆上贴上标识,与拉浆设备操作员交接后可流入拉浆作业工序。


1.4注意事项


a)完成,清理机器设备及工作环境;


b)操作机器时,需注意安全,防止砸伤头部。


2负极混料


2.1原料的预处理:


(1)石墨:A、混合,使原料均匀化,提高一致性。B、300~400℃常压烘烤,除去表面油性物质,提高与水性粘合剂的相容能力,修圆石墨表面棱角(有些材料为保持表面特性,不允许烘烤,否则效能降低)。


(2)水性粘合剂:适当稀释,提高分散能力。


★掺和、浸湿和分散:


(1)石墨与粘合剂溶液极性不同,不易分散。


(2)可先用醇水溶液将石墨初步润湿,再与粘合剂溶液混合。


(3)应适当降低搅拌浓度,提高分散性。


(4)分散过程为减少极性物与非极性物距离,提高势能或表面能,所以为吸热反应,搅拌时总体温度有所下降。如条件允许应该适当升高搅拌温度,使吸热变得容易,同时提高流动性,降低分散难度。


(5)搅拌过程如加入真空脱气过程,排除气体,促进固-液吸附,效果更佳。


(6)分散原理、分散方法同正极配料中的相关内容


★稀释:将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。


2.2物料球磨


a)将负极和Super-P倒入料桶同时加入球磨(干料:磨球=1:1.2)在滚瓶及上进行球磨,转速控制在60rmp以上;


b)4小时结束,过筛分离出球磨;


2.3操作步骤


a)纯净水加热至至80℃倒入动力混合机(2L)


b)加CMC,搅拌60±2分钟;


动力混合机参数设置:公转为25±2分钟,自转为15±2转/分;


c)加入SBR和去离子水,搅拌60±2分钟;


动力混合机参数设置:公转为30±2分钟,自转为20±2转/分;


d)负极干料分四次平均顺序加入,加料的同时加入纯净水,每次间隔28-32分钟;


动力混合机参数设置:公转为20±2转/分,自转为15±2转/分;


e)第四次加料30±2分钟后进行高速搅拌,时间为480±10分钟;


动力混合机参数设置:公转为30±2转/分,自转为25±2转/分;


f)真空混合:将动力混合机接上真空,保持真空度为-0.09到0.10Mpa,搅拌30±2分钟;


动力混合机参数设置:公转为10±2分钟,自转为8±2转/分


g)取500毫升浆料,使用黏度计测量黏度;


测试条件:转子号5,转速30rpm,温度范围25℃;


h)将负极料从动力混合机中取出进行磨料、过筛,同时在不锈钢盆上贴上标识,与拉浆设备操作员交接后可流入拉浆作业工序。


2.4注意事项


a)完成,清理机器设备及工作环境;


b)操作机器时,需注意安全,防止砸伤头部。


配料注意事项:


1、防止混入其它杂质;


2、防止浆料飞溅;


3、浆料的浓度(固含量)应从高往低逐渐调整,以免新增麻烦;


4、在搅拌的间歇过程中要注意刮边和刮底,确保分散均匀;


5、浆料不宜长时间搁置,以免沉淀或均匀性降低;


6、需烘烤的物料必须密封冷却之后方可以加入,以免组分材料性质变化;


7、搅拌时间的长短以设备性能、材料加入量为主;搅拌桨的使用以浆料分散难度进行更换,无法更换的可将转速由慢到快进行调整,以免损伤设备;


8、出料前对浆料进行过筛,除去大颗粒以防涂布时造成断带;


9、对配料人员要加强培训,确保其掌握专业知识,以免酿成大祸;


10、配料的关键在于分散均匀,掌握该中心,其它方式可自行调整。


3.电池的制作


3.1极片尺寸


3.2拉浆工艺


a)集流体尺寸


正极(铝箔),间歇涂布


负极(铜箔),间歇涂布


b)拉浆重量要求


电极第一面双面重量(g)面密度(mg/cm2)重量(g)面密度(mg/cm2)



3.3裁片


a)正极拉浆后进行以下工序:


裁大片裁小片称片(配片)烘烤轧片极耳焊接


b)负极拉浆后进行以下工序:


裁大片裁小片称片(配片)烘烤轧片极耳焊接


当从LiCoO2拿走XLi后,其结构可能发生变化,但是否发生变化取决于X的大小。通过研究发现当X》0.5时Li1-XCoO2的结构表现为极其不稳定,会发生晶型瘫塌,其外部表现为电芯的压倒终结。所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制Li1-XCoO2中的X值,一般充电电压不大于4.2V那么X小于0.5,这时Li1-XCoO2的晶型仍是稳定的。负极C6其本身有自己的特点,当第一次化成后,正极LiCoO2中的Li被充到负极C6中,当放电时Li回到正极LiCoO2中,但化成之后必须有一部分Li留在负极C6中,心以保证下次充放电Li的正常嵌入,否则电芯的压倒很短,为了保证有一部分Li留在负极C6中,一般通过限制放电下限电压来实现:安全充电上限电压≤4.2V,放电下限电压≥2.5V。


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