你知道锂离子电池的关键技术有哪些吗？
来源：宝鄂实业
2019-06-19 20:33
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第一步：配料
1. 溶液配制
a) PVDF(或CMC)与溶剂NMP（或去离子水）的混合比例和称量；
b) 溶液的搅拌时间、搅拌频率和次数（及溶液表面温度）；
c) 溶液配制完成后,对溶液的检验:粘度(测试)\溶解程度(目测)及搁置时间;
d) 负极:SBR+CMC溶液,搅拌时间和频率。
2. 活性物质
a) 称量和混合时监控混合比例、数量是否正确；
b) 球磨：正负极的球磨时间；球磨桶内玛瑙珠与混料的比例；玛瑙球中大球与小球的例；
c) 烘烤：烘烤温度、时间的设置；烘烤完成后冷却后测试温度。
d) 活性物质与溶液的混合搅拌：搅拌方式、搅拌时间和频率。
e) 过筛：过100目（或150目）分子筛。
f) 测试、检验：
对浆料、混料进行以下测试：固含量、粘度、混料细度、振实密度、浆料密度。
第二步：涂布
1. 集流体的首检
a) 集流体规格(长宽厚)的确认;
b) 集流体标准(实际)重量的确认;
c) 集流体的亲(疏)水性及外观(有无碰伤、划痕和破损)。
2. 敷料量（标准值、上、下限值）的计算
a) 单面敷料量（以接近此标准的极片厚度确定单面厚度）；
b) 双面敷料量（以最接近此标准的极片厚度确定双面的极片厚度。）
3. 浆料的确认
是否过稠(稀)\流动性好,是否有颗粒,气泡过多,是否已干结.
4. 极片效果
a) 比重(片厚)的确认;
b) 外观:有无划线、断带、结料（滚轮或极片背面）是否积料过厚，是否有未干透或烤焦，有无露铜或异物颗粒；
5. 裁片
规格确认有无毛刺，外观检验。
第三步：制片（前段）
1. 压片
a) 确认型号和该型号正、负极片的标准厚度；
b) 最高档次极片压片后（NO.1或NO.1及NO.2）的厚度、外观有无变形、起泡、掉料、有无粘机、压叠。
c) 极片的强度检验；
2. 分片
a) 刀口规格、大片极片的规格（长宽）、外观确认；
b) 分出的小片宽度；
c) 分出的小片有无毛刺、起皱、或裁斜、掉料（正）。
3. 分档称片
a) 称量有无错分；
b) 外观检验：尺寸超差（极片尺寸、掉料、折痕、破损、浮料、未刮净等）。
4. 烘烤
a) 烤箱温度、时间的设置；
b) 放N2、抽真空的时间性效果（目测仪表）及时间间隔。
第四步：制片后段
1.铝带、镍带的长度、宽度、厚度的确认；
2.铝带、镍带的点焊牢固性；
3.胶纸必须按工艺要求的公差长度粘贴；
4.极片表面不能有粉尘。
第五步：盖帽
1.裁连接片：测量尺寸规格、检查有无毛刺、压伤；
2.清洗连接片：检查连接片是否清洗干净；
3.连接片退火：检查有无用石墨粉覆盖，烤炉温度，放入取出时间；
4.组装盖帽：检查各种配件是否与当日型号相符，装配是否到位；
5.冲压盖帽：检查冲压高度及外观；
6.全检：对前工序员工自检检查的效果进行复核，防止不良品流入下一工序；
7.折连接片：检查有无漏折、断裂、有无折到位；
8.点盖帽：检查有无漏点、虚点、点穿；
9.全检：对前工序员工自检检查的效果进行复核，防止不良品流入下一工序；
10.套套管：检查尺寸、套管位置；
11.烘烤：烘烤温度、时间、烘烤效果。
第六步：卷绕
1.各型号的识别、隔膜纸、卷尺的规格、钢（铝）壳的卷绕注意事项；
2.结存极片的标识状态；
3.点负极的牢固度（钢、铝壳）；铝壳正极的牢固性、负极的外观；
4.绝缘垫片的放置；
5.折、压合盖帽（铝壳）注意杂物外露和铝壳外观的维护；
6.定盖工位：偏移度。
7.注意先下拉先生产。
第七步：焊接
1.钢、铝壳电池焊接时注意沙孔；
2.焊接铝壳的调试、焊接时抽查的测试；
3.检漏工位；
4.打胶。
5. 注意先下拉先生产。
第八步：注液
1.各种型号注液量；
2.手套箱内的湿度和室内湿度；
3.电池水分测试及放气和抽真空时间；
4.烘烤前电池在烤箱放置注意事项；
5.烘烤12小时后电池上下层换位；
6.电池注液前后的封口。
第九步：检测
1.分容、化成参数的设置；
2.化成时电解液流出员工有没有及时擦掉；
3.监督生产部新员工的操作；
4.注液组下来的电芯上注液孔是否有胶纸脱落；
5.各种实验电池是否明显标识区分；
6.提前亮灯的点要查明原因；
7.爆炸后该点的校对；
8.钢、铝壳柜的区分；
9.封口时哪些型号要倒转来挤压
10.封口挤压是否使铝电芯变形；
11.封口后上否及时清洗；
12.夹具头是否清洁，是否有锈蚀；
13.连接电脑的柜子爆炸后电压的查询，该点电压电流曲线的情况汇的；
14.搁置、老化和封口区的环境温湿度。
第十步：包装
1.对有的客户抱怨过容量低的要加2分钟容量;
2.对天宇这个客户要控制尺寸的下限;
3.型号电池更改时是否清理整条拉,防止混料;
4.检出的不良品是否用红色周转盒子装，是否明显标识；
5.订单上有特别要求的是否得到员工的理解和执行；
6.喷码内容是否正确，喷码方向和位置是否正确；
7.压板和铆钉上是否有胶；
8.检测仪器是否在有效期内，防止失准仪器在线上使用（针对所有工位）。
隔膜是锂离子电池的重要组成部分,是支撑锂离子电池完成充放电电化学过程的重要构件。它位于电池内部正负极之间，保证锂离子通过的同时，阻碍电子传输。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
隔膜在锂电池中的主要作用：
1、隔开锂电池的正、负极，防止正、负极接触形成短路；
2、薄膜中的微孔能够让锂离子通过，形成充放电回路
锂离子电池隔膜的种类
根据物理、化学特性的差异，锂电池隔膜可以分为：织造膜、非织造膜（无纺布）、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜等。虽然类型繁多，至今商品化锂电池隔膜材料主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。
锂离子电池隔膜的性能要求
1、具有电子绝缘性，保证正负极的机械隔离；
2、有一定的孔径和孔隙率，保证低的电阻和高的离子电导率，对锂离子有很好的透过性；
3、耐电解液腐蚀，有足够的化学和电化学稳定性，这是由于电解质的溶剂为强极性的有机化合物；
4、具有良好的电解液的浸润性，并且吸液保湿能力强；
5、力学稳定性高，包括穿刺强度、拉伸强度等，但厚度尽可能小；
6、空间稳定性和平整性好；
7、热稳定性和自动关断保护性能好；
8、受热收缩率小，否则会引起短路，引发电池热失控。除此之外，动力电池通常采用复合膜，对隔膜的要求更高。
锂离子电池的减少内部短路技术和热关闭性能
在锂电池中，隔膜吸收电解液后，可隔离正、负极，以防止短路，但同时还要允许锂离子的传导。而在过度充电或者温度升高时，隔膜还要有高温自闭性能，以阻隔电流传导防止爆炸。不仅如此，锂电池隔膜还要有强度高、防火、耐化学试剂、耐酸碱腐蚀性、生物相容性好、无毒等特点。
减少内部短路技术
膈膜是避免锂电池内部热失控的关键部件，尽管具有热关闭性能的隔膜上世纪90年代就已经商品化了，但它对于加工缺陷造成的硬性内部短路确实无效的。为了减轻内部短路，在过去几年中人们提出了两种技术路线。一是制备具有高熔点，低的高温收缩性和优异的机械性能（特别是抗穿刺强度）的隔膜。二是制备高纯氧化铝（VK-L30G）陶瓷改善的隔膜。后者要么在表面具有陶瓷层，要么将高纯氧化铝（VK-L30G）粉末分散于高分子材料中，从中高纯氧化铝（VK-L30G）陶瓷起的主要作用是防止电极间的空间塌陷，从而避免热失控情况下的内部短路。
隔膜热关闭性能
目前使用的锂电池隔膜一般都能提供一个附加功能，就是热关闭。这一特性也为锂电池的安全性能提供了额外的帮助。这是因为隔膜所用聚烯烃材料具有热塑性，当温度接近材料熔点时，微孔闭合形成热关闭，从而阻断离子的继续传输而形成短路，起到保护电池的作用。
锂离子电池隔膜的主要性能参数
孔径大小及分布
1、孔径的大小及分布与制备方法有关；2、孔径大小影响隔膜的透过能力；3、分布不均匀导致电池内部电流密度不一致，形成枝状晶刺穿隔膜。
透气率
1、Gurley指数，是一个重要物化指标；2、与电池内阻成正比；3、数值越大，内阻越大。
自动关闭机理
1、这是一种安全保护性能；2、限制温度升高和防止短路；3、安全窗口温度越高愈好，电池的安全性越高；4、与隔膜的原材料和隔膜的结构有关；5、材料熔点决定隔膜的闭孔温度。
孔隙率
孔的体积和隔膜体积的比值，一般隔膜孔隙率在35%-60%之间。
热稳定性
隔膜受热时尺寸稳定性。
力学强度
要求抗穿刺强度高；单向拉伸，拉伸~50N，横向~5N；双向拉伸，要求2个方向要求一致。
锂离子电池隔膜制造工艺
高性能锂电池需要隔膜具有厚度均匀性以及优良的力学性能（包括拉伸强度和抗穿刺强度）、透气性能、理化性能（包括润湿性、化学稳定性、热稳定性、安全性）。据了解，隔膜的优异与否直接影响锂电池的容量、循环能力以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
锂电池隔膜具有的诸多特性以及其性能指标的难以兼顾决定了其生产工艺技术壁垒高、研发难度大。隔膜生产工艺包括原材料配方和快速配方调整、微孔制备技术、成套设备自主设计等诸多工艺。其中，微孔制备技术是锂电池隔膜制备工艺的核心，根据微孔成孔机理的区别可以将隔膜工艺分为干法与湿法两种。
干法隔膜工艺
干法隔膜工艺是隔膜制备过程中最常采用的方法，该工艺是将高分子聚合物、添加剂等原料混合形成均匀熔体，挤出时在拉伸应力下形成片晶结构，热处理片晶结构获得硬弹性的聚合物薄膜，之后在一定的温度下拉伸形成狭缝状微孔，热定型后制得微孔膜。目前干法工艺主要包括干法单向拉伸和双向拉伸两种工艺。
干法单拉
干法单拉是使用流动性好、分子量低的聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）聚合物，利用硬弹性纤维的制造原理，先制备出高取向度、低结晶的聚烯烃铸片，低温拉伸形成银纹等微缺陷后，采用高温退火使缺陷拉开，进而获得孔径均一、单轴取向的微孔薄膜。
为了满足以上的条件，任何一种化学电源均由以下四部分组成
1、电极电池的核心部分，它是由活性物质和导电骨架所组成。活性物质是指正、负极中参加成流反应的物质，是化学电源产生电能的源泉，是决定化学电源基本特性的重要部分。
对活性物质的要求是：
1） 组成电池的电动势高；
2） 电化学活性高，即自发进行反应的能力强；
3） 重量比容量和体积比容量大；
4） 在电解液中的化学稳定性高；
5） 具有高的电子导电性；
6） 资源丰富，价格便宜。
2、电解质电池的主要组成之一，在电池内部担负着传递正负极之间电荷的作用，所以势一些具有高离子导电性的物质。
对电解质的要求是：
1） 稳定性强，因为电解质长期保存在电池内部，所以必须具有稳定的化学性质，使储藏期间电解质与活性物质界面的电化学反应速率小，从而使电池的自放电容量损失减小；
2） 比电导高，溶液的欧姆压降小，使电池的放电特性得以改善。对于固体电解质，则要求它只具有离子导电性，而不具有电子导电性。
3、隔膜也叫隔离物。置于电池两极之间。隔膜的形状有薄膜、板材、棒材等。其作用是防止正负极活性物质直接接触，造成电池内部短路。
对于隔膜的要求是：
1） 在电解液中具有良好的化学稳定性和一定的机械强度，并能承受电极活性物质的氧化还原作用；
2） 离子通过隔膜的能力要大，也就是说隔膜对电解质离子运动的阻力要小。这样，电池内阻就相应减小，电池在大电流放电时的能量损耗减小；
3） 应是电子的良好绝缘体，并能阻挡从电极上脱落活性物质微粒和枝晶的生长；
4） 材料来源丰富，价格低廉。常用的隔膜材料有棉纸、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维、水化纤维素、接枝膜、尼龙、石棉等。可根据化学电源不同系列的要求而选。
