锂离子电池工艺大全

本文由ｃｃｌｄｗｙｙ贡献 ｄｏｃ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。

建议您优先选择ＴＸＴ，或下载源文件到本机查看。

锂离子电池原理、常见不良项目及成因、　锂离子电池原理、常见不良项目及成因、涂布方法汇总 （２００９－０７－１１　０９：２８：２５） 一般而言，锂离子电池有三部分构成：１．锂离子电芯；２．保护电路（ＰＣＭ）；３．外壳即胶壳。

　分类　从锂离子电池与手机配合情况来看，一般分为外置电池和内置电池，这种叫法很容易理解，外置电池就是直接　装在手上背面，如：　ＭＯＴＯＲＯＬＡ　１９１，ＳＡＭＳＵＮＧ　系列等；而内置电池就是装入手机后，还另有一个外壳把其扣在手　机电池内，如：ＭＯＴＯＲＯＬＡ　９９８，８０８８，ＮＯＫＩＡ　的大部分机型　１．外置电池　外置电池的封装形式有超声波焊接和卡扣两种：　１．１　超声波焊接　外壳　这种封装形式的电池外壳均有底面壳之分，材料一般为　ＡＢＳ＋ＰＣ　料，面壳一般喷油处理，代表型号有　：ＭＯＴＯＲＯＬＡ　１９１，ＳＡＭＳＵＮＧ　系列，原装电池的外壳经喷油处理后长期使用一般不会磨花，而一些品牌电池或水货电池用上几　天外壳喷油就开始脱落了．其原因为：手机电池的外壳较便宜，而喷油处理的成本一般为外壳的几倍（好一点　的），这样处理一般有三道工序：喷光油（打底），喷油（形成颜色），再喷亮油（顺序应该是这样的，如果我没记错　的话），而一些厂商为了降低成本就省去了第一和第三道工序，这样成本就很低了．　超声波焊塑机焊接　有了好的超声波焊塑机不够的，是否能够焊接　ＯＫ，还与外壳的材料和焊塑机参数设置有很大关系，外壳方面主　要与生产厂家的水口料掺杂情况有关，而参数设置则需自己摸索，由于涉及到公司一些技术资料，在这里不便　多讲．　１．２　卡扣式　卡扣式电池的原理为底面壳设计时形成卡扣式，其一般为一次性，如果卡好后用户强行折开的话，就无法复原，　不过这对于生产厂家来讲不是很大的难度（卡好后再折开），其代表型号有：爱立信　７８８，ＭＯＴＯＲＯＬＡ　Ｖ６６．　２．内置电池　内置电池的封形式也有两种，超声波焊接和包标（使用商标将电池全部包起）　超声波焊接的电池主要有：ＮＯＫＩＡ　８２１０，８２５０，８３１０，７２１０　等．　包标的电池就很多了，如前两年很浒的　ＭＯＴＯ９９８　，８０８８　了．　锂离子电池原理及工艺流程　一、　原理　１．０　正极构造　ＬｉＣｏＯ２（钴酸锂）＋导电剂（乙炔黑）＋粘合剂（ＰＶＤＦ）＋集流体（铝箔）正极　２．０　负极构造　石墨＋导电剂（乙炔黑）＋增稠剂（ＣＭＣ）＋粘结剂（ＳＢＲ）＋　集流体（铜箔）负极　电芯的构造　电芯的正极是　ＬｉＣｏＯ２　加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极板，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜　箔基带上，目前比较先进的负极层状石墨颗粒已采用纳米碳。

１ 根据上述的反应机理，正极采用　ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ２，其中　ＬｉＣｏＯ２　本是一种层结构很稳定的晶型，但　当从　ＬｉＣｏＯ２　拿走　ＸＬｉ　后，其结构可能发生变化，但是否发生变化取决于　Ｘ　的大小。

通过研究发现当　Ｘ＞０．５　时　Ｌｉ１－ＸＣｏＯ２　的结构表现为极其不稳定，会发生晶型瘫塌，其外部表现为电芯的压倒终结。

所以电芯在使用过　程中应通过限制充电电压来控制　Ｌｉ１－ＸＣｏＯ２　中的　Ｘ　值，一般充电电压不大于　４．２Ｖ　那么　Ｘ　小于　０．５　，这时　Ｌｉ１－ＸＣｏＯ２　的晶型仍是稳定的。

负极　Ｃ６　其本身有自己的特点，当第一次化成后，正极　ＬｉＣｏＯ２　中的　Ｌｉ　被充到　负极　Ｃ６　中，当放电时　Ｌｉ　回到正极　ＬｉＣｏＯ２　中，但化成之后必须有一部分　Ｌｉ　留在负极　Ｃ６　中，心以保证下次充　放电　Ｌｉ　的正常嵌入，否则电芯的压倒很短，为了保证有一部分　Ｌｉ　留在负极　Ｃ６　中，一般通过限制放电下限电　压来实现。

所以锂电芯的安全充电上限电压≤４．２Ｖ，放电下限电压≥２．５Ｖ。

　３．０　工作原理　锂离子电池内部成螺旋型结构，正极与负极之间由一层具有许多细微小孔的薄膜纸隔开。

锂离子电芯是一种　新型的电池能源，它不含金属锂，在充放电过程中，只有锂离子在正负极间往来运动，电极和电解质不参与　反应。

锂离子电芯的能量容量密度可以达到　３００Ｗｈ／Ｌ，重量容量密度可以达到　１２５Ｗｈ／Ｌ。

锂离子电芯的反应机　理是随着充放电的进行，锂离子在正负极之间嵌入脱出，往返穿梭电芯内部而没有金属锂的存在，因此锂离　子电芯更加安全稳定。

锂离子电池的正极采用钴酸锂，正极集流体是铝箔；负极采用碳，负极集流体是铜箔，　锂离子电池的电解液是溶解了　ＬｉＰＦ６　的有机体。

　锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。

当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生茶鞥　的锂离子经过电解液运动到负极。

而作为负极的碳呈现层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入　到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。

同样道理，党对电池进行放电时（即我们使用电池的　过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，有运动回到正极。

回到正极的锂离子越多，放电容量越高。

我们通　常所说的电池容量指的就是放电容量。

　锂离子电池盖帽上有防爆孔，在内部压力过大的情况下，防爆孔会自动打开泄压，以防止出现爆炸的现象。

　锂离子电池的性能：优良的安全性　由于使用优良的负极材料，克服了电池充电过程中锂枝晶的生长问题，使得锂离子电池的安全性大大提　高。

同时采用特殊的可恢复配件，保证了电池在使用过程中的安全性。

　※在生产加工中如何保证设计好的　Ｃ／Ａ？？？　Ｃ／Ａ？？？　？？？比成了生产加工中的关键。

所以在生产中应就以下几个方面进　行控制：　１．负极材料的处理　１）将大粒径及超细粉与所要求的粒径进行彻底分离，避免了局部电化学反应过度激烈而产生负反应的情况，　提高了电芯的安全性。

　２）提高材料表面孔隙率，这样可以提高　１０％以上的容量，同时在　Ｃ／Ａ　比不变的情况下，安全性大大提高。

　处理的结果使负极材料表面与电解液有了更好的相容性，促进了　ＳＥＩ　膜的形成及稳定上。

　２．制浆工艺的控制　１）制浆过程采用先进的工艺方法及特殊的化学试剂，使正负极浆料各组之间的表面张力降到了最低。

提高了　各组之间的相容性，阻止了材料在搅拌过程“团聚”的现象。

　搅拌过程“团聚”的现象　搅拌过程　２）涂布时基材料与喷头的间隙应控制在　０．２ｍｍ　以下，这样涂出的极板表面光滑无颗粒、凹陷、划痕等缺陷。

　３）浆料应储存　６　小时以上，浆料粘度保持稳定，浆料内部无自聚成团现象。

均匀的浆料保证了正负极在基材 ２ 上分布的均匀性，从而提高了电芯的一致性、安全性。

　３．采用先进的极片制造设备　１）可以保证极片质量的稳定和一致性，大大提高电芯极片均一性，降低了不安全电芯的出现机率。

　２）涂布机单片极板上面密度误差值应小于±２％，极板长度及间隙尺寸误差应小于　２ｍｍ。

　３）辊压机的辊轴锥度和径向跳动应不大于　４μｍ，这样才能保证极板厚度的一致性。

设备配有完善的吸尘系统，　避免因浮尘颗粒而导致的电芯内部微短路，从而保证了电芯的自放电性能。

　４）分切机应采用切刀为辊刀型的连续分切设备，这样切出的极片不存在荷叶边，毛刺等缺陷。

同样设备应配　有完善的吸尘系统，从而保证了电芯的自放电性能。

　４．先进的封口技术　目前国内外方形锂离子电芯的封口均采用激光（ＬＡＳＥＲ）熔接封口技术，它是利用　ＹＡＧ　棒（钇铝石榴石）激光　谐振腔中受强光源（一般为氮灯）的激励下发出一束单一频率的光（λ＝１．０６ｍｍ）经过谐振折射聚焦成一束，　再把聚焦的焦点对准电芯的筒体和盖板之间，使其熔化后亲合为一体，以达到盖板与筒体的密封熔合的目的。

　为了达到密封焊，必须掌握以下几个要素：　１）必须有能量大、频率高、聚焦性能好、跟踪精度高的激光焊机。

　２）必须有配合精度高的适用于激光焊的电芯外壳及盖板。

　特别是铝壳电芯要求氮气纯度高，　否则铝壳表面就会产生难以熔化的　Ａｌ２Ｏ３　３）必须有高统一纯度的氮气保护，　（其熔点为　２４００℃）。

　３．１　充电过程　如上图一个电源给电池充电，此时正极上的电子　ｅ　从通过外部电路跑到负极上，正锂离子　Ｌｉ＋从正极“跳进”　电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。

　正极上发生的反应为　ＬｉＣｏＯ２＝充电＝Ｌｉ１－ｘＣｏＯ２＋Ｘｌｉ＋＋Ｘｅ（电子）　ＬｉＣｏＯ２＝充电＝Ｌｉ１－ｘＣｏＯ２＋Ｘｌｉ＋＋Ｘｅ（电子）　充电＝Ｌｉ１　电子　负极上发生的反应为　６Ｃ＋ＸＬｉ＋＋Ｘｅ＝＝＝＝＝ＬｉｘＣ６　３．２　电池放电过程　放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻，恒阻放电　的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。

由此可知，只要负极上的电子不能从负极跑到正极，电池　就不会放电。

电子和　Ｌｉ＋都是同时行动的，方向相同但路不同，放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，　锂离子　Ｌｉ＋从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与早就跑过来　的电子结合在一起。

　二、　工艺流程　主要工序：１、制浆：用专门的溶剂和粘结剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，经高速搅拌均匀后，制成　浆状的正负极物质。

２　涂膜：将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔表面，烘干，分别制成正负极极片。

３、装配：　按正极片—隔膜—负极片—隔膜自上而下的顺序放好，经卷绕支持呢个电池极芯，再经注入电解液、封口等　工艺过程，即完成电池的装配过程，制成成品电池。

４、化成：用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放　电测试，对每一只电池都进行检测，筛选出合格的成品电池，待出厂。

　锂离子电池配料的基本知识 ３ 一、电极的组成：　１、　正极组成：　ａ、　钴酸锂：正极活性物质，锂离子源，为电池提高锂源。

　ｂ、　导电剂：提高正极片的导电性，补偿正极活性物质的电子导电性。

　提高正极片的电解液的吸液量，增加反应界面，减少极化。

　ｃ、　ＰＶＤＦ　粘合剂：将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。

　ｄ、　正极引线：由铝箔或铝带制成。

　２、　负极组成：　ａ、　石墨：负极活性物质，构成负极反应的主要物质；主要分为天然石墨和人造　石墨两大类。

　ｂ、　导电剂：提高负极片的导电性，补偿负极活性物质的电子导电性。

　提高反应深度及利用率。

　防止枝晶的产生。

　利用导电材料的吸液能力，提高反应界面，减少极化。

　（可根据石墨粒度分布选择加或不加）。

　ｃ、　添加剂：降低不可逆反应，提高粘附力，提高浆料黏度，防止浆料沉淀。

　ｄ、　水性粘合剂：将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。

　ｅ、　负极引线：由铜箔或镍带制成。

　二、配料目的：　配料过程实际上是将浆料中的各种组成按标准比例混合在一起，调制成浆料，以利于均匀涂布，保证极片的　一致性。