xx信息工程學(xué)院畢業(yè)實踐報告：鋰電池生產(chǎn)的調(diào)查報告(編輯修改稿)
2024-12-13 16:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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 ，常見的主要成分有 LiCoO2（鈷酸鋰） 。負(fù)極大多是碳。 當(dāng)對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成 。在前面我們提到過，正負(fù)極之間有一層隔膜， 生成的鋰離子經(jīng)過電解液 和隔膜 運動到負(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)對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運動回到正極?；氐秸龢O的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就 是放電容量。 其充電過程的化學(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，前工序為準(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)極是分開攪拌的。制作正極漿料時，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內(nèi)高速均勻攪拌。其料配制是一個關(guān)鍵點。 ： 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 ,對溶液的檢驗 :粘度 (測試 )、溶解程度 (目測 )及擱置時間； d) 負(fù)極 :SBR+CMC 溶液 ,攪 拌時間和頻率。 : a) 稱量和混合時，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、時間的設(shè)置；烘烤完成后冷卻后測試溫度。 d) 活性物質(zhì)與溶液的混合攪拌：攪拌方式、攪拌時間和頻率。 e) 過篩：過 100目（或 150目）分子篩。 f) 測試、檢驗：固含量、粘度、混料細(xì)度、振實密度、漿料密度。 攪拌機 (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)，從而帶動漿料轉(zhuǎn)動 .攪拌機的轉(zhuǎn)動速度對漿料的質(zhì) 量有很大的影響。以 402035型號的鋰電池為例，其公轉(zhuǎn)速度一般為 20/30rmp 每分鐘。攪拌機的底端有根水管通向外部。攪拌機內(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)驗豐富的老員工可以直接觀察漿料的粘度和有無氣泡來判斷漿料的質(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 :有無劃線、斷帶、結(jié)料（滾輪或極片背面）是否積料過厚，是否有未干透或烤焦，有無露銅或異 物顆粒 。這主要是要控制好涂輥的轉(zhuǎn)速及刮刀間隙。冷壓就是對涂布好的涂膜進行加工冷卻，接著就送去分條。分條沒有多大工藝，主要就是把涂膜放入分條機內(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（圖 1） 如圖所示，攪拌機內(nèi)幾根螺旋鋼管轉(zhuǎn)動攪拌，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（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。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，直接用點焊機點焊，鎳條右端與負(fù)極偏右側(cè)對其，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)卷繞機自動卷繞成電池極芯。不同型號的電池，其隔膜卷紙的規(guī)格各不同，在卷繞時要選用合適的材料。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外殼模型。不同型號的電池，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)。因為鋁塑膜制成的外殼模型只不是兩個上下對稱連在一塊膜上的半圓柱體空心模型。在頂側(cè)封時，經(jīng)驗尚缺的工人容易把電池芯放反，導(dǎo)致正負(fù)極錯位。另外，要把握好鋁塑膜在側(cè)封機內(nèi)的時間，時間過長，容易燙壞電池等 。反之則沒完全密封。接下來就是真空注液，封頂。注液時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行電子稱量，對電解液多取少補。
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