锂电池18650基础知识及各工序控制要点演示教学课件.pptx
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1、 2014/3/261 锂锂电电18650基础及各工序要点培训基础及各工序要点培训主要内容主要内容1.1.锂离子电池基本原理锂离子电池基本原理2.2.锂离子电池的基本构造锂离子电池的基本构造3.3.锂离子电池各工艺要点锂离子电池各工艺要点4.4.锂离子电池基本概念锂离子电池基本概念21.锂离子电池基本原理锂离子电池基本原理31.锂锂离子电池基本原理离子电池基本原理41.锂锂离子电池基本原理离子电池基本原理以钴酸锂以钴酸锂-石墨体系为例石墨体系为例:正极正极上发生的反应上发生的反应为为 LiCoO2 =Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-(电子电子)负极负极上发生的反应为上发生的反应为
2、6C + xLi+ + xe- (电子)(电子)= LixC6 51.锂锂离子电池基本原理离子电池基本原理以钴酸锂以钴酸锂-石墨体系为例石墨体系为例:正极正极上发生的反应上发生的反应为为 LiCoO2 =Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-(电子电子)负极负极上发生的反应为上发生的反应为 6C + xLi+ + xe- (电子)(电子)= LixC6 62.锂离子电池基本构造锂离子电池基本构造72.锂锂离子电池基本构造离子电池基本构造2.1 正极构造正极构造活性物质活性物质+导电剂导电剂+粘结剂粘结剂+集流体(铝箔集流体(铝箔)K-tech正极配方:正极配方:8组分组分材料材料配比配比
3、活性物质活性物质三元(三元(LiCo1-x-yNixMnyO2)93.5%-96.5%导电剂导电剂导电碳黑(导电碳黑(sp)、导电石)、导电石墨(墨(ks-6)1.5%-4%粘结剂粘结剂聚偏氟乙烯(聚偏氟乙烯(PVDF)2.0%-2.5%集流体集流体铝箔铝箔-2.锂锂离子电池基本构造离子电池基本构造2.2 负极构造负极构造活性物质活性物质+导电剂导电剂+增稠剂增稠剂+粘结剂粘结剂+集流体集流体(铜铜箔)箔)K-tech负极配方:负极配方:9组分组分材料材料配比配比活性物质活性物质人造石墨(人造石墨(C)93.5%-95.6%导电剂导电剂导电碳黑(导电碳黑(sp)、导电石)、导电石墨(墨(ks-
4、6)1.0 %-2.5%增稠剂增稠剂羧甲基纤维素钠(羧甲基纤维素钠(CMC)1.3%-1.5%粘结剂粘结剂丁苯橡胶乳液(丁苯橡胶乳液(SBR)2.1%-2.5%集流体集流体铜箔铜箔-2.锂锂离子电池基本构造离子电池基本构造2.3 隔膜构造隔膜构造聚烯烃隔膜的结构及聚烯烃隔膜的结构及特点特点10结构结构单层、双层单层、双层单层、双层单层、双层三层三层材料材料PP PE PP/PE/PP 生产方法生产方法干法干法干法、湿法干法、湿法干法干法优点优点耐热性好、透耐热性好、透过性好过性好机械强度高低温闭机械强度高低温闭孔孔(130 左右左右) 综合了综合了PP 、PE 膜优点,机膜优点,机械强度好,械
5、强度好, 安全性更高安全性更高缺点缺点安全关断温度安全关断温度(闭孔温度闭孔温度140 ) 高于高于PE 耐高温性能不如耐高温性能不如PP 高温透过性差高温透过性差应用范围应用范围数码电池、动数码电池、动力电池力电池数码电池数码电池数码电池数码电池2.锂锂离子电池基本构造离子电池基本构造干法单拉隔膜干法单拉隔膜112.锂锂离子电池基本构造离子电池基本构造湿法隔膜湿法隔膜122.锂锂离子电池基本构造离子电池基本构造2.4 盖帽构造133.各工序控制要点各工序控制要点143.各工序控制要点各工序控制要点3.1 配料配料合浆合浆: 正正(负)极浆料配制,是将正(负)极活性物质、导电(负)极浆料配制,
6、是将正(负)极活性物质、导电剂、粘结剂等正(负)极物质混合在一起的混料过程,剂、粘结剂等正(负)极物质混合在一起的混料过程,混料是吧电池活性物质材料和辅料,在溶剂中进行高度混料是吧电池活性物质材料和辅料,在溶剂中进行高度分散形成牛顿型高粘度流体,达到将活性物质、导电剂、分散形成牛顿型高粘度流体,达到将活性物质、导电剂、粘结剂及其它添加剂充分混合,均匀分散的目的粘结剂及其它添加剂充分混合,均匀分散的目的。153.各工序控制要点各工序控制要点控制点控制点(1)原料原料要符合工艺要求,如材料种类型号,各组分的加要符合工艺要求,如材料种类型号,各组分的加入量;入量;(2)正极正极不能带入水分;不能带入
7、水分;(3)设备设备注意干燥,控制室内湿度;注意干燥,控制室内湿度;(4)PVDF溶解过程比较缓慢,制浆前需提前溶解溶解过程比较缓慢,制浆前需提前溶解PVDF于于NMP中,中,CMC也是较难溶液,制浆前需提前溶解也是较难溶液,制浆前需提前溶解CMC于水中;于水中;PVDF和和CMC要充分溶解,分散均匀,如果存在颗粒的粘结剂要充分溶解,分散均匀,如果存在颗粒的粘结剂或增稠剂必须增加搅拌时间或者更改搅拌工艺;或增稠剂必须增加搅拌时间或者更改搅拌工艺;(5)加入加入导电剂和活性物质后,浆料应均匀一致,没有团导电剂和活性物质后,浆料应均匀一致,没有团聚的颗粒,并且浆料中气泡应除尽,正极粘度:聚的颗粒,
8、并且浆料中气泡应除尽,正极粘度:4000-10000mpa.s,负极粘度:,负极粘度:1500mpa.s,浆料粘度和固含量对,浆料粘度和固含量对涂浆工艺影响至关重要。涂浆工艺影响至关重要。163.各工序控制要点各工序控制要点固含量测试方法固含量测试方法:固固含量含量=固化后浆料质量固化后浆料质量/浆料质浆料质量量*100%173.各工序控制要点各工序控制要点3.2 涂涂浆(布)与干燥:浆(布)与干燥:涂布过程是把浆料涂敷到集流体上,干燥是将浆涂布过程是把浆料涂敷到集流体上,干燥是将浆料中溶剂全部除去。锂电池极片涂布时,与一般料中溶剂全部除去。锂电池极片涂布时,与一般的涂料涂布明显不同:浆料湿涂
9、层较厚,浆料为的涂料涂布明显不同:浆料湿涂层较厚,浆料为牛顿型高粘度流体,流体流动是所需剪应力,随牛顿型高粘度流体,流体流动是所需剪应力,随流速的改变而改变。涂布厚度的调整很难根据一流速的改变而改变。涂布厚度的调整很难根据一个标准的方式进行,这也是涂布机涂布过程中的个标准的方式进行,这也是涂布机涂布过程中的难点。它对操作者的熟练程度、经验要求很高。难点。它对操作者的熟练程度、经验要求很高。极片涂布的准确度要求很高,厚度偏差约极片涂布的准确度要求很高,厚度偏差约3um,因此对设备要求很高。因此对设备要求很高。183.各工序控制要点各工序控制要点控制点控制点(1)要要尽可能保证涂布的一致性,操作时
10、应注意浆料粘度的变化、料斗尽可能保证涂布的一致性,操作时应注意浆料粘度的变化、料斗上液面高度的变化、涂布速度的变化;上液面高度的变化、涂布速度的变化;(2)铝箔铝箔上浆料薄层进入烤箱干燥,除去上浆料薄层进入烤箱干燥,除去NMP溶剂(溶剂(NMP沸点沸点202,闪,闪点点95)。干燥过慢,涂层表面有流动性,厚度不稳定,干燥过快,表面)。干燥过慢,涂层表面有流动性,厚度不稳定,干燥过快,表面形成形成PVDF膜层,内部的膜层,内部的NMP溶剂挥发会造成表面层起皱现象,为保证溶剂挥发会造成表面层起皱现象,为保证NMP均匀蒸发,通常采用分段干燥,中间段温度最高。正极一般为均匀蒸发,通常采用分段干燥,中间
11、段温度最高。正极一般为100-130,负极若采用水性体系,干燥温度一般为负极若采用水性体系,干燥温度一般为75-90;还有干燥过程;还有干燥过程NMP挥发,挥发,涂布浆料的组成不断变化,所以配制浆料的涂布浆料的组成不断变化,所以配制浆料的NMP溶剂的量、升温方式和加溶剂的量、升温方式和加热时间,对此都有影响;热时间,对此都有影响;(3)加热加热温度或时间不够,难以除去浆料中的液体,使部分粘结剂溶解,温度或时间不够,难以除去浆料中的液体,使部分粘结剂溶解,造成活性物质剥落;加热温度过高,则粘结剂发生晶化,也会使活性物质造成活性物质剥落;加热温度过高,则粘结剂发生晶化,也会使活性物质剥落,从而造成
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