怎么做锂电池 优质的锂电池是如何制作的?老师傅告诉你!附制作过程图

小编 2024-10-10 聚合物锂电池 23 0

优质的锂电池是如何制作的?老师傅告诉你!附制作过程图

经过多年发展,锂电池产业已经形成了专业化分工程度高的完整产业链。随着国家政策的支持,以及电动车新国标的出台,未来锂电池将是电动出行工具的首选。那么,优质的锂电池是如何制作的?老师傅告诉你!

第一步:配料

高真空全自动搅拌材料10小时,将锂电池所需的材料分散均匀,提高电池的一致性和综合性能。为什么要这么做呢?因为配料是锂电池制作的核心区域,配料不好直接影响到锂电池的性能。

第二步:涂布

采用自动上料系统,采用自动调刀系统,在线侧厚系统,将正负极片涂覆均匀。为什么要这么做呢?因为涂布是锂电池制作的根本,涂布决定电池的一致性。

第三步:对辊

正负极片涂覆完后,正负材料相对稀松,需要给极片一定的压力,将正负极材料压实到一定范围。

第四步:分条

根据电池的型号,需要将正负极片分切成需要的宽度。如18650锂电池,极片宽度在56-58mm之内。

第五步:制片和卷绕

采用全自动制片机,将正负极耳焊接到正负极片上。并采用全自动卷绕机,将正负极片和隔膜一起卷绕成圆柱形状。

第六步:点底滚槽和真空烘干

卷芯放入钢壳内,自动焊接负极耳,并自动滚槽。另外,再经过高真空高温烘烤,把少量水分烘干,这样锂电池性能才有保障。

第七步:化成分容

锂电池在出货前需要对其进行充放电测试,出厂前电池是带点状态的。

第八步:组装锂电池

全自动焊接机,将多只电池组合用连接片焊接在一起,然后装上线路板,在进行老化测试,检验出货。

总之,优质的锂电池制作的过程中非常严谨,因为只有这样才能保证其品质。而对于用户来说,选择锂电池更应该谨慎,不要贪图便宜,以免遇到劣质的锂电池。

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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