动力锂离子电池一致性制造工艺研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文动力锂离子电池一致性制造工艺研究论文作者：冀承林学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：关玉明职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringSTUDYONTHEMANUFACTURINGTECHNOLOGYFORUNIFORMITYOFTHEPOWERLITHIUM-IONBATTERYbyJiChenglinSupervisor:Prof.GuanYumingMa

2、y2017I摘要动力锂离子电池凭借其输出电压高、比能量高、容量和能量转换效率高、自放电率低、循环寿命长、无记忆效应等优势，成为目前动力电池的主流产品。动力型锂离子电池需成组后才能作为动力源，而电池成组后，单体电池间性能的不一致成为电池组使用性能差、循环寿命短和安全性低等问题的主要原因。针对我国锂离子电池一致性制造技术相对落后的现状，对锂离子电池一致性影响因素进行研究，具体研究内容如下：1.电池制造工艺是影响电池一致性的主要原因。论文通过对电池极片制造、电芯装配和电池检测分选三个生产阶段的主要工艺过程进行分析，研究现阶段电池制造装备与电池一致性的关系，得到电池制造工艺过程中影响电

3、池性能和一致性的关键因素。2.为了得到影响电池一致性最关键的几个因素，利用灰色关联度与AHP法进行联合分析。首先以专家打分的方式获得权重分析原始数据，再将原始数据利用灰色关联理论和层次分析法分别得到专家权重和因素指标权重，通过加权算术均值的方法获得指标综合权重，根据权重大小，最终得到影响电池一致性的几个关键工艺分别为极片辊压、真空干燥、浆料搅拌和注液。3.对造成极片厚度均匀性的具体因素进行了分析，得出极片横向厚度均匀性与轧辊挠度变形直接相关。通过对轧辊进行受力分析，利用ANSYSWorkbench软件，分析轧辊辊径、轧制力以及极片宽度等因素对轧辊变形的影响，仿真结果表明轧辊辊径

4、、轧制力和极片宽度对电池极片的一致性存在影响。4.通过对电芯真空干燥工艺进行研究，得出干燥箱内温度分布的均匀性是电芯干燥的关键。利用Fluent仿真软件对干燥箱内部流场进行数值模拟，获得当干燥箱进口风速和箱内压力变化时，干燥箱内的流场分布。仿真结果表明干燥箱进口风速和箱内压力对箱内风速影响较大，影响电芯干燥的均匀性。关键词：动力锂离子电池一致性制造工艺极片轧制真空干燥IIIABSTRACTWithitshighoutputvoltage,highspecificenergy,highcapacityandhighenergyconversionefficiency,lowsel

5、f-dischargerate,longcyclelife,non-memoryeffectandetc.totheiradvantage,thepowerlithium-ionbatteryhasbecomethemainstreaminthecurrentpowerbatterymarkets.Thepowertypelithium-ionbatterycanbeusedasasourceofpoweraftercellgroup.However,thenon-uniformityofindividualcellhasbecomeonemainreasonfortheiss

6、uesaspoorperformance,shortcyclelifeandlow-security.InviewofthecurrentsituationoftherelativelybackwardmanufacturingtechnologyoflithiumionbatteryinChina,thispaperstudiestheinfluencingfactorsoftheconsistencyoflithiumionbattery.Thespecificcontentsofthispaperareasfollows:1.Thelithium-ionbatteryma

7、nufacturingtechnologyisamajorcauseofeffectingbatteryuniformity.Themaintechnologicalprocessesofthreeproductionstages–batterypolepiecemanufacturing,cellassembling,andcelltestingandsortingwereanalyzed.Bystudyingontherelationshipbetweenthebatterymanufa