手机锂电池拆解
昨天闲着没有事,就把一块三星手机锂离子电池拆开了,也让大家了解一下,锂电池为什么那么容易爆炸?
这块笔记本电池也鼓包了,只是还不太严重!
现在我们使用的平板、手机、笔记本和充电宝里面很多使用的都是软包装的锂离子电池。这类软包的电池容量大,尺寸平整,容易安装,但是也有一个很大的缺点,就是容易受热鼓包。这也是无论是手机、还是平板或者笔记本如果不使用的时候,一定要放置在阴凉的地方,避免阳光直射或者暖气烘烤。如果你不注意这些,慢慢手机、平板或笔记本就会慢慢“怀孕”了,直到把机壳胀开为止。
这是一块三星手机的锂电池,表面的这种褶皱就是电池鼓包后,放气后留下来的。
软包装的锂电池就是在电芯外面套了一个密封的铝袋子,不像金属外壳的18650电池还安装有泄压阀或排气孔之类的。密封的软包装在内部压力增大时就会鼓包,再严重直接就在边缘处爆开了,强制排气泄压。
每一块锂电池都会有一块保护板,用来防止过充电和过放电,也防止短路过热。所以我们在使用锂电池时,一定要安装保护板。没有保护板的锂电池,很容易因为过压而产生过热,最后引起爆燃的。
这块保护板大概只有2MM宽
软包的锂电池使用铝包装密封袋。
拆除外包装的电池芯,是一层层圈起来的。
在打开锂电池的软包装时,要注意开窗换气,那种酸爽太难闻了。
锂电池是由一层铝箔涂了一层电解液再加了一层绝缘薄膜和同样处理的一层铜箔,一层一层的折叠在一起的。
整个电池完全打开,大概有一米多长。绝缘用的薄膜非常薄,如果破损或者针扎后,就是正负极直接短路。如果此时电池充满了电量,短路的结果就是直接爆燃。
铝箔和铜箔都分别焊接了电极,用来对外焊接供电。
锂电池在内部电量放完时,即使短路也不会燃烧的。只有充电满的锂电池在短路时才会迅速爆燃。在这里提个醒:
如果锂电池不用了,最好找一个电阻或放电器,把电池内部的电量放出来,这样就安全多了。软包装的锂电池胀气后,应该可以用针在边缘扎一个洞,把里面的气体放出来,再把这个小洞用胶带粘起来,应该可以继续用的。当然因为电解液分解,容量肯定会减小的。
锂电池使用了非常薄的铝箔和铜箔,如果锂电池因为过热短路引起爆燃,铝箔也是可以燃烧的,所以锂电池的燃烧无法使用水灭火,只能等它燃烧殆尽。用水喷洒,只能给它降温,减少燃烧面积,防止周围物体被引燃。
有一点不明白,锂电池是由金属铝和铜组成的,为什么锂电池没有人回收呢?特别是两轮电动车,铅酸电池可以以旧换新,像48V20AH的四块铅酸电池,以旧换新大概300左右就可以拿下来了。而锂电池,扔吧怕着火,不安全。留着吧,也不安全。卖吧,也没有人收,真的不知道如何处理才是?
硬核科普:手机电池怎么造出来的?三分钟了解锂电池工艺制造流程
提到电池,很多人都会知道其基本结构,如正负极耳、正负极片、隔膜、电解液等,但对于电池是怎么做出来的,知道的就很少。
而今天,我就来说说电池是如何生产出来的,当然主要说的是手机电脑等锂离子电池,其它设备的电池制造工序也大同小异,在此就不介绍了。
首先说一下电池的基本制造工序,后面我再对各个工序逐步介绍。
配料→涂布→碾压→分切→(制片)卷绕/叠片→封装/组装→烘烤→注液→化成分容→检测→PACK
以上就是锂离子电池基本的制造工艺流程,当然,其中的大工序中间可能会含有很多的小工序,这个会因为电池类型、电池型号、电池厂家、电池客户而有所不同。
一、配料
正极片敷料的主要成分是锂、粘合剂、导电剂;而负极敷料的主要成分是碳和粘合剂。
这个工序就是将正负极的材料高速搅拌成一种浆料,以用于后续工序涂布到铝箔铜箔上。
图片来自于互联网
二、涂布
顾名思义,涂布的作用是将正负极浆料涂到铝箔和铜箔上,其中正极用铝箔,而负极用铜箔。
负极铜箔与其敷料
三、碾压
为什么要碾压?
一是因为涂布后的浆料比较疏松,容易产生掉料;二是锂离子电池为了提高能量密度,对于电池的体积是严格控制的,而控制电池体积,对于极片厚度的控制自然也是重中之重了。
现在手机电池的极片厚度控制一般在0.08到0.15毫米之间。
0.13mm
四、分切
分切的作用是什么?
主要是将很大卷的正负极片切成小卷的正负极片,是按照电池型号设计的正负极的极片宽度分切的,负极片宽度是比正极片宽度要宽。
目的在于万一,注意是万一负极片边缘的隔膜破损了,也不会因为正负极片接触而导致短路。而如果电芯出现负极片没有比正极片宽的情况,哪怕不知道会不会出现这个万一,也是必须报废的。
另外,一般而言,碾压、分切、(制片)卷绕/叠片这三个工序是真空快速周转的,即当天碾压后的极片24小时内送到(制片)卷绕/叠片产线进行生产,且中途是要包装好避免极片长时间与空气接触。
但有的工厂不具备这个条件,所以在分切后,极片会进行烘烤,才会到卷绕/叠片生产线上进行生产。
为什么要烘烤?
因为极片,特别是负极片长期与空气接触后会吸收空气中的水分,导致极片变厚。
烘烤就是为了去除水分,在后面的工序中还会有一道烘烤工序,也是为了去除水分。
卷绕所用小卷负极片
五、(制片)卷绕/叠片
为什么制片加括号?
因为有的工艺设计中,制片已经跟卷绕融合成一个工序了,有的则是一个单独的工序。
这里要先说一下电池极耳的设计工艺,电池极耳有单极耳和多极耳的差异。
单极耳指的是正负极各有一个极耳,而多极耳则是正负极的极耳数量大于一个。
一般组合电池多是用多极耳,对电流要求高的单体电池也是用多极耳。
而多极耳的电池的制片工序就是单独的,先把极耳焊接到正负极片上,再转入后续工序。
后续工序就是卷绕和叠片了,卷绕和叠片只是两种不同的,将正极片、负极片、隔膜卷绕和叠成电芯的工序。
如果是单极耳电池,制片和卷绕可以在制片卷绕一体自动设备上完成的,而且极耳也是在卷绕机上自动焊接。
至于叠片工艺,不管是单极耳还是多极耳电池,制片工序都是单独的,可以是单独的制片产线,也可以是在分切车间制片。就是先把极片按照大小切成一片片的,才投入到叠片机上叠成极芯。
卷绕机
六、封装/组装
封装和组装是两种不同电池的工序,封装用于软包装电池,组装用于硬壳电池,软包装用的是铝塑膜,硬壳电池用的是铝壳。
软包装电池极耳上会有胶片用于封装,铝壳电池则没有。
现在的智能手机普遍是不可拆卸的电池设计方案,所以软包装的电池会比较多。
封装是将极芯装入铝塑壳中,再用高温加压铝塑膜的一侧和顶部,这样正负极的极耳上的胶片和铝塑膜中的材料融化后再凝固,就有了封合的作用,只保留一个气袋口用于注入电解液。
组装的则是电池装入铝壳后,用把正负极耳焊接到铝盖板上,然后使用激光焊焊合盖板与铝壳,盖板上留有有注液孔用于注液。
软包装电芯
七、烘烤
烘烤其实也可以归类为注液工序,烘烤的作用是去水分。因为水分残留在电芯内部容易产生化学反应,导致电池发生鼓包。
真空烘烤箱
八、注液
烘烤完后就可以注入电解液了。电解液只是电解质中的一种,也有半固态电解质和固态电解质,这种属于聚合物锂电池,比较少。
在注液这个工序,软包装电池和硬壳电池又有所不同。
硬壳电池会先注入一点电解液,然后进行首次短时间的充电,充完电后再进行第二次注液,二次注液后再用钢珠把注液孔封掉。
软包装电池则不同,软包装电池一次完成注液,然后再用高温将气囊袋侧也封掉。这次封合会封得比电芯本体宽一点,因为后续还有一次封合。
九、化成分容
化成就是给电池充放电,目的是为了形成一层覆盖于负极材料表面的钝化层。这种钝化膜被称为:固体电解质界面膜( solid electrolyte interface),简称为SEI膜,这层膜的作用是成为锂离子的导体。
化成之后,软包装电池又会比硬壳电池多出一道工序。由于软包装电池采用铝塑膜,在化成过程中会产生气体,所以需要将气囊袋刺破,再将气体抽出来,再进行第二次封合。二次封合之后才会对多余的侧边和气囊袋进行裁切掉。
化成之后就是分容了,分容只是对容量进行筛选挑出容量不良品而已。
化成分容设备
十、检测
分容后的合格品就会转入检测工序了,会检验电池的外观和重量,然后进行电压检测、内阻检测、高压检测、耐压检测、整齐度检测等。
十一、PACK
先说一下,电池制造流程中,进行叠片或卷绕工序后的单体叫做极芯;封装或组装后一直到PACK之前的单体叫做电芯;PACK工序之后的才叫做电池。
不过到了PACK前的一步,电芯的完成度已经很高了,所以有些电池厂会将PACK外包给第三方厂商。
对于单体电池而言,PACK只是给电芯加上保护板、连接片等物件而已;对于组合电池而言还会将电芯组合在一起,不过手机行业用组合电池的非常少,山寨充电宝里倒是有不少。
当然,还有的组合电池是在组装工序就进行组合的,只不过那不是手机这类产品所用的,本文就不说了。
PACK工序完成之后,可以正常使用的电池就这样诞生了。
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