锂离子电芯过程控制

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1、电池基本原理及生产控制点王存存08.10.118/28/2021电池组成要素电池——电解槽①基本组成要素有：正极、负极、电解液②辅助组成要素有：集流体、隔膜、平面隔圈、盖帽、外壳等8/28/2021从左图可知，其实一个电池是由许多结构相同的小电池并联而成的。正极隔膜负极正极隔膜负极正极隔膜负极正极隔膜负极正极隔膜负极8/28/2021电池分类电池一次电池(原电池）二次电池（充电电池）镍—镉镍—氢锂离子电池等锂锰等碱锰锌锰8/28/2021电池相关术语●循环寿命：在一定条件下，将充电电池进行反复充放电，当容量等电池性能达到要求以下

2、时所能发生的充放电次数。●自放电：电池在搁置过程中，没有与外部负荷相连接而产生容量损失的过程（电池内部微短路、电极的腐蚀、活性物质的溶解以及电极上的歧化反应等）。●放电速率：表示放电程度的一种量度。所用的容量1h放电完毕，称为1C放电；5h放电完毕，则为0.2C放电。●库仑效率：在一定的充放电条件下，放电时释放出来的电荷与充入的电荷的百分比（也叫充放电效率）8/28/2021锂离子电池反应机理LiCoO2+CLiC6+LixCoO28/28/2021锂离子电池的优点1、电压高传统的干电池一般为1.5V，而锂离子电池可高达3.9V

3、2、比能量高体积能量密度400Wh/L以上，为传统锌负极电池的2~5倍3、工作温度范围宽-40~70℃4、可快速充放电5、放电平稳大多数锂一次电池具有平稳的放电曲线6、储存时间长预期可达10年7、没有环境污染8、无记忆效应。8/28/2021一、锂离子含量即容量，正极活性物质的量决定容量。►LiCoO2+CLiC6+LixCoO2二、正极过量会析出锂枝晶，易产生安全问题，所以负极比正极稍微过量。►LiCoO2+CLiC6+LixCoO2+Li三、电解液起到运输锂离子的作用，因此实际量必须保证。锂离子电池设计原则8/28/2021

4、四、水分会消耗锂离子，影响容量，同时产生气体造成鼓壳；同时可能和电解质反应，影响电池的循环、平台等，所以锂离子电池不能有水分。►LiCoO2+C＋H2OLiC6+LixCoO2+LiOH+H2►LiPF6＋H2OLiF+PF3O+HF锂离子电池设计原则8/28/2021锂离子电池设计原则正极五、隔膜纸起着隔离的作用，一定不能破损，否则正、负极直接短路会带来安全问题。负极隔膜纸充电放电8/28/2021一、锂离子电池过充时一方面损坏正极结构，影响寿命；另一方面析出锂枝晶，引起安全问题。►LiCoO2+C＋H2OLiC6+LiyCo

5、O2+Li二、锂离子电池短路时产生极大电流可能会伤害人，而且容易引起电池的安全问题。电池短路瞬间电流：I=U/R=4.2/0.06=700A人体承受的正常电流：I=U/R=36/800=0.045A锂离子电池使用注意8/28/2021通过高温除去材料中的杂质和水分①温度偏高—正极材料结块②温度偏低—水分和杂质去除不干净，导致所有水分引起的问题。正负极材料热处理制程过程控制点—1潜在问题8/28/2021使各种原材料充分分散①搅拌不均匀—引起电池局部不均匀，可能导致电池的容量、内阻和循环寿命的异常甚至安全问题。②搅拌过程中有杂质混

6、入—影响电池性能搅拌制程过程控制点—2潜在问题8/28/2021使浆料均匀地涂覆在基体表面并烘干①涂布厚度不稳定/涂布机调试不到位—引起电池的局部不均匀，可能导致电池的容量和循环寿命的异常甚至安全问题②温度不稳定—极片烘不干引起掉粉或过热影响极片的粘接性能涂布制程过程控制点—3潜在问题8/28/2021增加电极活性物质的密度并使表面平整①压力不足，辊压厚度不到位—装配困难，卷绕对位不准，严重时可能引起安全问题②辊面不平整—极片表面不光滑甚至有毛刺，引起电池短路、自放电甚至出现安全问题对辊制程过程控制点—4潜在问题8/28/202

7、1按型号要求剪裁极片①切口有毛刺—引起电池短路、自放电甚至出现安全问题②极片出现弧形—装配困难，卷绕对位不准，严重时可能引起电池短路甚至安全问题分条制程过程控制点—5潜在问题8/28/2021使极片和极耳良好连接在一起虚焊—电池断路或内阻偏大正极焊接制程过程控制点—6潜在问题8/28/2021使极片和极耳良好连接在一起点焊不牢—电池内阻增大甚至无穷大负极焊接制程过程控制点—7潜在问题8/28/2021封住极耳部位可能存在的毛刺贴的位置不当，露出毛刺或贴住活性材料—毛刺引起电池的短路或安全问题，正极活性物质被贴住会影响容量负极贴胶

8、纸制程过程控制点—8潜在问题8/28/2021除去极片中的水分①温度过高—极片变脆，引起极片断片、掉粉或电池短路，导致电池自放电大甚至安全问题②温度过低—极片除水不净，导致电池容量低、内阻不稳定、循环差、平台低及尺寸异常极片烘烤制程过程控制点—9潜在问题8/28