鋰離子電池制造工藝流程

匯報人:2024-01-29鋰離子電池制造工藝流程目錄CONTENCT鋰離子電池概述原材料選擇與準(zhǔn)備制造工藝流程詳解裝配與注液過程檢測與質(zhì)量控制方法環(huán)保要求及廢棄物處理01鋰離子電池概述鋰離子電池是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。在充放電過程中，鋰離子在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。鋰離子電池的電壓取決于電極材料，常見的電壓為3.7V或3.6V。其能量密度高，自放電率低，且沒有記憶效應(yīng)。定義與原理鋰離子電池的發(fā)展經(jīng)歷了從液態(tài)電解質(zhì)到固態(tài)電解質(zhì)，從小型電池到大型電池的過程。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋰離子電池的能量密度、安全性、循環(huán)壽命等性能得到了顯著提升。目前，鋰離子電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、電動汽車、儲能系統(tǒng)等領(lǐng)域。隨著新能源汽車市場的不斷擴(kuò)大和儲能技術(shù)的快速發(fā)展，鋰離子電池的需求將持續(xù)增長。發(fā)展歷程及現(xiàn)狀消費(fèi)電子產(chǎn)品01手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品是鋰離子電池的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。這些產(chǎn)品對電池的能量密度和循環(huán)壽命有較高要求。電動汽車02隨著環(huán)保意識的提高和新能源汽車政策的推動，電動汽車市場迅速增長。電動汽車對鋰離子電池的能量密度、安全性、充放電速度等性能有嚴(yán)格要求。儲能系統(tǒng)03鋰離子電池在儲能系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，如家庭儲能、電網(wǎng)儲能等。這些應(yīng)用需要電池具備長壽命、高安全性、低成本等特點(diǎn)。應(yīng)用領(lǐng)域與市場需求02原材料選擇與準(zhǔn)備80%80%100%正極材料具有高能量密度和良好的循環(huán)性能，但成本較高且安全性相對較差。綜合性能優(yōu)異，能量密度高，成本適中，是目前主流的正極材料之一。熱穩(wěn)定性好，安全性高，但能量密度相對較低，主要用于動力電池領(lǐng)域。鈷酸鋰（LCO）鎳鈷錳酸鋰（NCM）磷酸鐵鋰（LFP）石墨硅基材料負(fù)極材料具有良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，是目前商業(yè)化應(yīng)用最廣泛的負(fù)極材料。理論比容量高，但循環(huán)性能較差，體積效應(yīng)大，目前仍處于研發(fā)階段。電解液有機(jī)電解液以碳酸酯類溶劑為主，添加鋰鹽作為電解質(zhì)，具有良好的離子導(dǎo)電性和電化學(xué)穩(wěn)定性。固態(tài)電解質(zhì)具有高安全性、高能量密度和寬溫度范圍等優(yōu)點(diǎn)，但目前尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，成本低廉，是目前應(yīng)用最廣泛的隔膜材料之一。聚乙烯（PE）隔膜具有較高的熔點(diǎn)和熱穩(wěn)定性，適用于高溫條件下的電池應(yīng)用。聚丙烯（PP）隔膜隔膜03制造工藝流程詳解攪拌將正負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等按照一定比例混合均勻，形成漿料。攪拌過程中需要控制溫度、時間和速度，以確保漿料的均勻性和穩(wěn)定性。涂布將攪拌好的漿料均勻涂布在金屬箔（如銅箔、鋁箔）上，形成正負(fù)極極片。涂布過程中需要控制涂布厚度、速度和張力等參數(shù)，以確保極片的平整度和一致性。攪拌與涂布將涂布好的極片進(jìn)行高溫干燥，去除其中的溶劑和水分，提高極片的穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。干燥過程中需要控制溫度、時間和濕度等參數(shù)，以防止極片開裂或變形。干燥對干燥后的極片進(jìn)行碾壓，提高其密度和均勻性，有利于電池的能量密度和循環(huán)性能。碾壓過程中需要控制壓力、速度和溫度等參數(shù)，以確保極片的平整度和一致性。碾壓干燥與碾壓裁切將碾壓后的極片按照一定尺寸進(jìn)行裁切，形成單個電池的極片。裁切過程中需要控制尺寸精度和毛刺等參數(shù)，以確保電池的安全性和性能穩(wěn)定性。分條將裁切好的極片進(jìn)行分條處理，方便后續(xù)的卷繞或疊片工藝。分條過程中需要控制分條寬度、速度和張力等參數(shù)，以確保極片的平整度和一致性。裁切與分條VS將正負(fù)極極片和隔膜按照一定順序卷繞成圓柱形或扁平型電芯。卷繞過程中需要控制卷繞張力、速度和對齊度等參數(shù)，以確保電芯的緊湊性和一致性。疊片將正負(fù)極極片和隔膜按照一定順序疊放在一起形成疊片式電芯。疊片過程中需要控制疊片精度、速度和壓力等參數(shù)，以確保電芯的平整度和一致性。卷繞卷繞或疊片04裝配與注液過程正極片、負(fù)極片與隔膜的卷繞或疊片電芯入殼與激光焊接頂蓋組裝與注液口制備將正、負(fù)極片與隔膜通過卷繞或疊片的方式組合成電芯，這是鋰離子電池制造中的核心步驟之一。將卷繞或疊片完成的電芯放入電池殼中，并通過激光焊接的方式將電池殼密封，以保證電池的安全性和穩(wěn)定性。在電芯的頂部組裝上頂蓋，并制備注液口，以便后續(xù)注液工序的進(jìn)行。電池裝配注液及封口根據(jù)電池的性能需求，配制合適比例的電解液，并通過注液口將電解液注入到電芯中。電解液配制與注液注液完成后，需要將電芯靜置一段時間，使電解液充分浸潤正、負(fù)極材料。然后將注液口封口，以保證電池的密封性。擱置與封口化成是鋰離子電池制造中的關(guān)鍵步驟之一，通過化成工序可以激活電池中的活性物質(zhì)，使電池具有充放電能力。化成過程中需要控制溫度、電壓和時間等參數(shù)，以保證化成效果。分容工序是對電池的容量進(jìn)行篩選和分類的過程。通過充放電測試，可以測量出每個電池的容量，并根據(jù)容量大小對電池進(jìn)行分類和組合，以保證電池組的一致性?；晒ば蚍秩莨ば蚧膳c分容05檢測與質(zhì)量控制方法電池尺寸檢測電池表面檢測電池顏色檢測外觀檢測目視檢查電池表面是否存在劃痕、凹陷、氣泡等缺陷，以及極耳是否平整、無毛刺。對比標(biāo)準(zhǔn)色板，檢查電池顏色是否一致，無明顯色差。使用卡尺等測量工具對電池的長度、寬度、高度進(jìn)行嚴(yán)格測量，確保符合設(shè)計要求。電池容量測試通過充放電測試設(shè)備對電池進(jìn)行充放電，記錄充放電曲線和數(shù)據(jù)，計算電池容量。電池內(nèi)阻測試采用內(nèi)阻測試儀對電池內(nèi)阻進(jìn)行測量，確保內(nèi)阻在合格范圍內(nèi)。電池循環(huán)性能測試模擬電池在實(shí)際使用中的充放電過程，評估電池的循環(huán)壽命和性能衰減情況。電性能檢測01020304過充測試過放測試高溫測試針刺測試安全性能測試將電池置于高溫環(huán)境中，觀察電池是否出現(xiàn)漏液、膨脹等異常情況，評估電池的高溫穩(wěn)定性。將電池放電至低于額定電壓，檢查電池是否能夠承受過放帶來的壓力，不出現(xiàn)安全問題。對電池進(jìn)行超過額定電壓的充電，觀察電池是否出現(xiàn)熱失控、燃燒等危險情況。用鋼針穿刺電池，模擬電池內(nèi)部短路情況，觀察電池是否出現(xiàn)燃燒、爆炸等危險現(xiàn)象。06環(huán)保要求及廢棄物處理嚴(yán)格控制廢氣排放在鋰離子電池制造過程中，會產(chǎn)生一定量的廢氣，包括有害氣體和粉塵等。為了保護(hù)環(huán)境，需要安裝廢氣處理設(shè)備，對廢氣進(jìn)行收集、凈化和排放，確保廢氣排放符合國家和地方環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。廢水處理與循環(huán)利用鋰離子電池制造過程中會產(chǎn)生廢水，其中含有重金屬、有機(jī)物等污染物。需要對廢水進(jìn)行嚴(yán)格的處理，包括物理、化學(xué)和生物等多種方法，確保廢水處理達(dá)標(biāo)后排放或循環(huán)利用。噪聲控制與治理鋰離子電池制造設(shè)備運(yùn)行過程中會產(chǎn)生噪聲，對周圍環(huán)境和員工健康造成一定影響。需要采取隔聲、消聲、減震等措施，降低噪聲污染。生產(chǎn)過程中的環(huán)保要求分類收集與暫存對鋰離子電池制造過程中產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行分類收集，包括廢電解液、廢電極材料、廢隔膜等。同時，需要設(shè)置專門的暫存設(shè)施，確保廢棄物得到妥善存放。無害化處理與資源化利用針對不同種類的廢棄物，采取不同的無害化處理技術(shù)，如高溫焚燒、化學(xué)處理等，確保廢棄物處理過程中不產(chǎn)生二次污染。同時，積極推廣資源化利用技術(shù)，將廢棄物轉(zhuǎn)化為有價值的資源。危險廢物特殊處理鋰離子電池制造過程中產(chǎn)生的部分廢棄物屬于危險廢物，如廢電解液等。需要按照危險廢物管理要求進(jìn)行特殊處理，確保不對環(huán)境和人體健康造成危害。廢棄物處理措施要點(diǎn)三廢舊電池回收建立廢舊電池回收體系，通過回收站、回收企業(yè)等途徑收集廢舊電池，提高資源回收利用率。要點(diǎn)一要點(diǎn)二電池材料再生利用對回收的廢舊電池進(jìn)行拆解、破碎、分選等處理，分離出有價值