xx信息工程學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐報(bào)告：鋰電池生產(chǎn)的調(diào)查報(bào)告(編輯修改稿)
2024-12-13 16:57 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 第二章 鋰電池的生產(chǎn)工藝狀況 眾所周知鋰電池的工作原理就是 其充放電原理。鋰電池的 正極材料通常有鋰的活性化合物組成 ，常見(jiàn)的主要成分有 LiCoO2（鈷酸鋰） 。負(fù)極大多是碳。 當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成 。在前面我們提到過(guò)，正負(fù)極之間有一層隔膜， 生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液 和隔膜 運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達(dá)負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。 同樣道理，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)（即我們使用電池的過(guò)程），嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回到正極?；氐秸龢O的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說(shuō)的電池容量指的就 是放電容量。 其充電過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)如下： 正極上發(fā)生的反應(yīng)： LiCoO2=充電 =Li1xCoO2+Xli++Xe(電子 ) 負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為 6C+XLi++Xe=====LixC6 任何產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝都是由其原理和構(gòu)造而定的。鋰電池由、正極、負(fù)極、隔膜、電解液、正負(fù)極端子（正負(fù)極耳）、外殼等六部分組成，這其中的每一部分都有其特定的制作過(guò)程。鋰離子的生產(chǎn)工序比較繁瑣，但并不復(fù)雜，這些工序環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。它大致可以分為前工序、裝備段、后工序。不言而喻，前工序?yàn)闇?zhǔn)備階 段。 前工序主要包括：攪拌、涂布、冷壓、分條。攪拌是制作正負(fù)極漿料的主要步驟。正負(fù)極是分開(kāi)攪拌的。制作正極漿料時(shí)，將正極的主要材料（鈷酸鋰）與粘結(jié)劑（ PVDF）及其專用溶劑混合在攪拌機(jī)內(nèi)高速均勻攪拌。其料配制是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。 ： a) PVDF(或 CMC)與溶劑 NMP（或去離子水）的混合比例和稱量； b) 溶液的攪拌時(shí)間、攪拌頻率和次數(shù)（及溶液表面溫度）； c) 溶液配制完成后 ,對(duì)溶液的檢驗(yàn) :粘度 (測(cè)試 )、溶解程度 (目測(cè) )及擱置時(shí)間； d) 負(fù)極 :SBR+CMC 溶液 ,攪 拌時(shí)間和頻率。 : a) 稱量和混合時(shí)，監(jiān)控混合比例、數(shù)量是否正確； b) 球磨：正負(fù)極的球磨時(shí)間；球磨桶內(nèi)瑪瑙珠與混料的比例；瑪瑙球中大球與小球的比例； c) 烘烤：烘烤溫度、時(shí)間的設(shè)置；烘烤完成后冷卻后測(cè)試溫度。 d) 活性物質(zhì)與溶液的混合攪拌：攪拌方式、攪拌時(shí)間和頻率。 e) 過(guò)篩：過(guò) 100目（或 150目）分子篩。 f) 測(cè)試、檢驗(yàn)：固含量、粘度、混料細(xì)度、振實(shí)密度、漿料密度。 攪拌機(jī) (如圖1）內(nèi)有一根螺旋鋼管，一般是由這根鋼管自轉(zhuǎn)或者自轉(zhuǎn)加公轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)漿料轉(zhuǎn)動(dòng) .攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度對(duì)漿料的質(zhì) 量有很大的影響。以 402035型號(hào)的鋰電池為例，其公轉(zhuǎn)速度一般為 20/30rmp 每分鐘。攪拌機(jī)的底端有根水管通向外部。攪拌機(jī)內(nèi)的溫度就是由水管的水流大小控制調(diào)節(jié)的。在車間里，經(jīng)驗(yàn)豐富的老員工可以直接觀察漿料的粘度和有無(wú)氣泡來(lái)判斷漿料的質(zhì)量。涂布就是將制成的漿料均勻地涂覆在金屬箔表面，烘干，分別制成正負(fù)極極片。涂布（如圖 2）最關(guān)鍵的就是涂抹均勻，無(wú)起皺破損的現(xiàn)象。制好的極片要達(dá)到以下效果： a) 比重 (片厚 )的確認(rèn)； b) 外觀 :有無(wú)劃線、斷帶、結(jié)料（滾輪或極片背面）是否積料過(guò)厚，是否有未干透或烤焦，有無(wú)露銅或異 物顆粒 。這主要是要控制好涂輥的轉(zhuǎn)速及刮刀間隙。冷壓就是對(duì)涂布好的涂膜進(jìn)行加工冷卻，接著就送去分條。分條沒(méi)有多大工藝，主要就是把涂膜放入分條機(jī)內(nèi)均勻切割成規(guī)定的尺寸。這些工序做完后，一顆電池正負(fù)極初步制成。 攪拌機(jī)（圖 1） 如圖所示，攪拌機(jī)內(nèi)幾根螺旋鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌，外接水管控制水溫，旁邊儀器設(shè)置參數(shù) 涂布工作現(xiàn)場(chǎng)（圖 2） 專配階段包括：焊接 /貼膠 /刷粉、卷繞、沖坑、頂側(cè)封、注液。這里的焊接是指將正負(fù)極的極耳分別與之焊接起來(lái)。在產(chǎn)線上，正極極耳一般使用超聲波焊接，這樣既能提高 生產(chǎn)效率，又能保證質(zhì)量。正極極耳為鋁條，呈白色。鋁條邊緣應(yīng)與正極極片平齊。負(fù)極極耳為鎳條，呈金黃色，直接用點(diǎn)焊機(jī)點(diǎn)焊，鎳條右端與負(fù)極偏右側(cè)對(duì)其，其末端與極片邊緣平齊。焊接之后就貼綠膠以防短路。卷繞是指按正極片 — 隔膜 — 負(fù)極片 — 隔膜自上而下的順序放好，經(jīng)卷繞機(jī)自動(dòng)卷繞成電池極芯。不同型號(hào)的電池，其隔膜卷紙的規(guī)格各不同，在卷繞時(shí)要選用合適的材料。在這道工序，正負(fù)極邊緣需平齊，極耳不應(yīng)露出貼膠部分。所謂沖坑就是給電池極芯制作一個(gè)外殼模型。不同型號(hào)的電池，其外殼尺寸形狀也隨之不同。但其外殼大多是用鋁塑膜制成。不過(guò)在這 里要特別注意，呈現(xiàn)銀白色的那一面作為里層，顏色稍顯暗淡的一面為外層。沖坑之后就是將電池芯放入制作好的外殼里，封口。這一工序稱為頂側(cè)封。不同外形的電池其頂側(cè)封的位子也不同。以圓柱形電池為例，它將封住鋁塑膜模型的左右兩側(cè)。因?yàn)殇X塑膜制成的外殼模型只不是兩個(gè)上下對(duì)稱連在一塊膜上的半圓柱體空心模型。在頂側(cè)封時(shí)，經(jīng)驗(yàn)尚缺的工人容易把電池芯放反，導(dǎo)致正負(fù)極錯(cuò)位。另外，要把握好鋁塑膜在側(cè)封機(jī)內(nèi)的時(shí)間，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，容易燙壞電池等 。反之則沒(méi)完全密封。接下來(lái)就是真空注液，封頂。注液時(shí)需注意電解液的分還有手套箱內(nèi)的溫度與濕度。每一 枚注完液的電池都將進(jìn)行電子稱量，對(duì)電解液多取少補(bǔ)。
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