关于锂离子电池十大关键生产工序及核心材料详解

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）。

 

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。我们对不同类型电池的事故率进行的统计，16-17年，国内新能源汽车火灾事故分别发生29起和16起。配套车型看，方形电池事故较高，无论是事故次数还是车辆数量占比均超过一半；18年上半年，国内共发生8起，方形和圆柱各一半；根据统计的数据来看，软包电池安全性相对来说最高。软包锂电池采用铝塑膜作为包装外壳，在发生安全隐患的情况下，软包锂电池最多只会鼓气裂开，从封口处释放能量，而不像钢壳铝壳锂电池那样会产生较大内压而发生爆炸。目前，软包锂电池大部分仍采用液态电解质，少数采用凝胶态电解质，随能量密度发展，固态锂电池发展是必然趋势，锂电池安全性会进一步提高。

 

我们还对不同类型电池的成本进行了统计，从包装成本来说，圆柱、方形、软包的包装成本是相似的，差异不大。但在包装材料的构成方面，方形铝壳的成本是最高的，方形铝壳为了降低单位Wh的成本必须把电池容量做大，但随着成本会降低，安全性也会降低，它可能会热失控，中间有一些热量传递速度会有限制。不同容量的软包电池，包装材料成本相似，相对来说降低单位瓦时成本难度更大。软包电池的容量，一般在50~60Ah左右。

 

我们对软包电池各组分重量和成本占比进行了分析。发现铝塑膜重量占比为3.0%，成本却占到整个锂电池总成本的8%，成本构成中占到第三位，成本占比较大。这主要是由于铝塑膜的制备工艺及市场情况导致的。目前，国内软包动力电池所用铝塑膜有90%以上都是进口。

 

在这简单介绍下铝塑膜结构。铝塑膜主要由外层尼龙层、中间铝层、内层CPP/PP层三层组成，特种铝层和CPP/PP层 技术壁垒高，产品要求严格，全球铝塑膜市场仍主要由日韩企业垄断，日本DNP和昭和电工两大巨头合计市场占比超过70%。DNP和昭和电工分别是热法和干法的代表企业。    

 

国产铝塑膜遇到的常见的技术问题是国产铝箔在表面处理上有缺陷，稳定性差，另外CPP层材料未完全攻克，绝缘和耐高温性都存在问题。近些年，国产铝塑膜企业在材料技术工艺、设备等方面都在不断完善更新，而且在产品质量、产品一致性和耐电解液性能上有了质的提升。ATL、光宇等已开始批量应用数码类国产铝塑膜；同时动力电池领域，新纶科技通过收购日本T&T的成熟铝塑膜工厂和专利技术，成功将铝塑膜产品导入国内动力电池企业。国内企业通过技术的内生突破、引进吸收以及外延收购等发展途径，国产化已势不可挡。