锂离子电池产品设计开发及工艺标准资料
锂离子电池生产主工艺设计
目录1．设计的目的与任务 (1)1.1课程设计背景 (1)1.2课程设计目的与任务 (1)2．设计的详细内容 (2)2.1原材料及设备的选取 (3)2.2电池的工作原理 (3)2.3电池的制备工艺设计 (4)2.3.1制片车间的工艺设计 (4)2.3.2装配车间的工艺设计 (8)2.3.3化成车间工艺设计 (9)2.3.4包装车间工艺设计 (11)2.4厂房设计 (13)3．经济效益 (13)4．对本设计的评述 (14)参考文献 (16)1．设计的目的与任务1.1课程设计背景自从1990年SONY采用可以嵌锂的钴酸锂做正极材料以来,锂离子电池满足了非核能能源开发的需要,同时具有工作电压高、比能量大、自放电小、循环寿命长、重量轻、无记忆效应、环境污染少等特点,现成为世界各国电源材料研究开发的重点[1~3]。
锂离子电池已广泛应用于移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源,并在电动汽车技术、大型发电厂的储能电池、UPS电源、医疗仪器电源以及宇宙空间等领域具有重要作用[4~5]。
正极材料作为决定锂离子电池性能的重要因素之一,研究和开发更高性能的正极材料是目前提高和发展锂电池的有效途径和关键所在。
目前,已商品化的锂电池正极材料有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂等,而层状钴酸锂正极材料凭借其电压高、放电平稳、生产工艺简单等优点占据着市场的主要地位,也是目前唯一大量用于生产锂离子电池的正极材料[6~8]。
18650电池是指外壳使用65mm高，直径为18mm的圆柱形钢壳为外壳的锂离子电池。
自从上个世纪90年代索尼推出之后，这种型号的电池一直在生产，经久不衰。
经过近20年的发展，目前制备工艺已经非常成熟，性能有了极大的提升，体积能量密度已经提高了将近4倍，而且成本在所有锂离子电池中也是最低，目前早已走出了原来的笔记本电脑的使用领域，作为首选电池应用于动力及储能领域。
1.2课程设计目的与任务如前文所述，在目前商业化的锂离子电池中，很多厂家都选用层状结构的LiCoO作为正极材料。
锂离子电池基本原理配方及工艺流程
锂离⼦电池基本原理配⽅及⼯艺流程锂离⼦电池原理及⼯艺流程⼀、原理1.0 正极构造LiCoO2+ 导电剂+ 粘合剂(PVDF) + 集流体（铝箔）正极2.0 负极构造⽯墨+ 导电剂+ 增稠剂(CMC) + 粘结剂(SBR) + 集流体（铜箔）负极3.0⼯作原理3.1 充电过程：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。
负极上发⽣的反应为6C + xLi++ x e?→Li x C63.2 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。
3.3 充放电特性电芯正极采⽤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x个Li离⼦后，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-x CoO2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-X CoO2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-X CoO2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：安全充电上限电压≤ 4.2V，放电下限电压≥ 2.5V。
锂电池生产工艺及参数
锂电池生产工艺及参数锂电池是一种重要的电池类型，广泛应用于电子设备、电动车辆和储能系统等领域。
本文将介绍锂电池的生产工艺及参数。
一、锂电池的生产工艺锂电池的生产工艺主要包括原材料准备、电池制造、组装和测试等环节。
1. 原材料准备：锂电池的主要原材料包括正负极材料、电解液和隔膜等。
正极材料通常是锂钴酸锂、锂铁磷酸锂或锂镍酸锂等，负极材料则是石墨。
电解液一般由锂盐和有机溶剂组成。
在原材料准备阶段，需要对各种原材料进行筛选、混合和粉碎等处理。
2. 电池制造：电池制造是锂电池生产的核心环节。
首先，将正负极材料通过涂布工艺分别涂覆到铜箔和铝箔上，形成正负极片。
然后，将正负极片与隔膜叠加，形成电芯。
接下来，通过卷绕工艺将电芯卷绕成圆柱形或方形，形成电池芯。
最后，对电池芯进行多次封装处理，确保电池的安全性和密封性。
3. 组装：在组装阶段，将电池芯与电池管理系统、外壳和连接器等组装在一起，形成完整的锂电池。
组装过程中需要严格控制温度和湿度，以确保电池性能和安全性。
4. 测试：经过组装的锂电池需要进行各项测试以确保质量和性能。
常见的测试包括电池容量测试、循环寿命测试、安全性测试等。
只有合格的电池才能出厂销售。
二、锂电池的参数锂电池的参数是评价电池性能的重要指标，主要包括容量、电压、循环寿命、安全性和能量密度等。
1. 容量：容量是指电池存储和释放电能的能力，通常用安培时（Ah）或毫安时（mAh）表示。
锂电池的容量决定了电池能供给设备工作的时间长度，容量越大，使用时间越长。
2. 电压：锂电池的标称电压一般为3.6V或3.7V，实际工作电压在充电和放电过程中会有所变化。
电压稳定性对于设备的正常工作至关重要。
3. 循环寿命：循环寿命是指电池经过多次充放电循环后仍能保持一定容量的次数。
循环寿命越长，电池使用寿命越长。
4. 安全性：锂电池的安全性是指电池在正常工作和异常情况下能否保持稳定和不发生爆炸、起火等事故。
电池的安全性是制造商关注的重点。
锂离子电池技术标准
锂离子电池技术标准锂离子电池是一种重要的储能设备，广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域。
为了确保锂离子电池的安全性、性能和可靠性，制定了一系列的技术标准来规范其生产、检测和使用。
本文将对锂离子电池技术标准进行详细介绍。
首先，锂离子电池的技术标准主要包括电池的设计、制造、性能测试、安全性能等方面。
在电池的设计和制造过程中，需要符合国家或行业标准的要求，包括正极材料、负极材料、电解质、隔膜等的选择和组装工艺。
同时，电池的性能测试也是非常重要的，包括容量测试、循环寿命测试、温度特性测试等，这些测试项目都有相应的标准来规范。
其次，锂离子电池的安全性能也是技术标准的重点内容之一。
由于锂离子电池在充放电过程中存在一定的安全隐患，因此需要制定严格的安全性能测试标准。
例如，短路测试、过充测试、过放测试、高温测试等项目都是必不可少的，只有通过了这些测试并符合相应的标准要求，电池才能够投入使用。
另外，锂离子电池的使用和运输也需要遵守相应的技术标准。
在电池的使用过程中，需要注意充电、放电、温度控制等方面的安全要求，这些安全要求也都有相应的标准来规范。
而在电池的运输过程中，也需要遵守相关的标准，包括包装、标识、运输条件等方面的要求。
总的来说，锂离子电池技术标准是保障锂离子电池安全、性能和可靠性的重要依据，只有严格遵守这些标准，才能够确保锂离子电池在生产、使用和运输过程中的安全可靠。
因此，制定和执行锂离子电池技术标准是非常重要的，也是推动锂离子电池产业健康发展的关键之一。
综上所述，锂离子电池技术标准涉及到电池的设计、制造、性能测试、安全性能、使用和运输等方方面面，严格执行这些标准对于保障锂离子电池的安全和可靠性至关重要。
希望相关部门和企业能够加强对锂离子电池技术标准的制定和执行，推动锂离子电池产业的持续健康发展。
锂离子电池基本工艺介绍课件
正极物质：钴酸锂+super P+PVDF
负极片结构
负极集流体：镍带（约0.07mm厚）
负极基体：铜箔（约0.008mm厚)
负极物质：石墨+纳米硅+La133
工艺流程
装配车间
极片烘烤 扫粉
卷绕
平压
冲壳
入壳
转交 全检 抽气预封 注液 电池烘烤 封装
卷绕
工序功能：小条正负极极片、隔膜按顺序卷绕组合成裸电芯
4.真空度
四个步骤：
原料预处理
混和
干粉分散
稀释
正极制浆
原料预处理：正极活性物质、导电剂、粘结剂常压烘烤脱水、溶剂采用干燥分子 筛或者特殊取料设施脱水 原料混和：a.粘结剂的溶解及热处理；b.活性物质和导电剂球磨
干粉分散：粘结剂液体浸湿固体，挤出气体的过程 正极材料中的所有组分均能被粘结剂溶液浸湿，所以正极料粉分散相对容易 分散方法：静止法(分散时间长，效果差，但不损伤材料原结构）
锂离子电池基本工艺介绍
工艺车间
制片车间 装配车间 检测车间
工艺流程
制片车间
材料烘烤
制浆
涂布
对辊
分切
转交 全检 分档 点焊
制浆
工序功能：将正极或负极活性物质按一定比例与专用导电剂、粘结剂和溶
剂混合均匀，并调制成浆。
浆料控制点:
1.粘度
2.颗粒度
3.固含量
工序控制点：
1.搅拌速度
2.搅拌温度
3.搅拌浓度
环境要求：电芯注液前要进行除水，关键点水分控制（手套箱湿度）
原理：水作为电解液中一种痕量组分 ，对锂离子电池SEI膜的形成和电池 性能有非常大的影响，满充状态的负 极与锂金属性质相近，可以直接与水 发生反应。因此，在锂离子电池的制 作过程中必须严格控制环境的湿度和 正负极材料、电解液的含水量。
锂离子电池制造工艺及各工序品质控制要点
锂离子电池制造工艺及各工序品质控制要点Lithium-ion batteries have become ubiquitous in our modern lives, powering everything from smartphones to electric vehicles. The manufacturing process of lithium-ionbatteries involves several key stages that are essentialfor ensuring high-quality products. In this response, Iwill outline the main processes involved in lithium-ion battery manufacturing and discuss the key points of quality control for each stage.原材料的选择和准备是制造锂离子电池的第一步。
正极材料通常采用锂铁磷酸盐、锰酸锂或钴酸锂等化合物，而负极则使用石墨材料。
电解液也是一个关键因素，一般由有机溶剂和锂盐组成。
在这个阶段，质量控制的重点是确保原材料的纯度和稳定性。
The first step in manufacturing lithium-ion batteries isthe selection and preparation of raw materials. Positive electrode materials typically consist of compounds such as lithium iron phosphate, lithium manganese oxide, or lithium cobalt oxide, while graphite materials are commonly usedfor the negative electrode. Additionally, the electrolyte is a crucial component and usually consists of organic solvents and lithium salts. At this stage, quality control focuses on ensuring the purity and stability of the raw materials.接下来是制备正负极片的工序。
锂电池工艺设计规范
12、贴标标准
1.完全裹标类:针对套胶框和只粘上盖和底片的电池,要求贴纸无错位
\气泡\杂质\脱漆\折痕\卷角\起翘,不露电芯\不露胶框缝隙等;
2.胶壳上贴标类:此类贴标通常胶壳上会有一个贴标槽,且有一个防呆 倒角,贴时注意标贴倒角对准贴标槽的倒角,可避免贴反。要求贴纸
不歪斜\不超出贴标槽,无气泡\杂质\折痕\卷角\起翘等;
四、工艺设计三部曲
1、研发阶段重点评估工艺结构、封装方式、重点要求。 1.1.工艺结构：首要保正安全第一,不能出现有安全隐患;工艺要最简 化、易操作，如工艺确实无法再简化而操作难度又大时，需考虑 用什么样的工装治具来辅助作业，才能确保品质不出问题，效率 又能有效保证； 1.2.封装方式：我司目前常有的封装方式有胶壳超声、胶壳打胶、胶 壳打胶加锁螺丝、胶壳卡扣加锁螺丝、套PVC膜、裹标贴。胶壳 是我司开模还是市场外购?我司开模的需达到什么效果?是否需定 位保护板\电池体或电池上的排线等？市场外购的有什么缺陷？ 需要如何加工？加工标准？目前设备是否满足封装要求？如不满 足需添什么设备？此设备需达到什么特殊要求等。 1.3.重点要求:客户有没有一些特殊要求?如外观\出货电量\跌落超出 常规次数等。 1-3项确定后，需尽可能的在试产前对工艺进行初出验证，找出 制程中的控制重点和难点，确保试产的顺利、及时完成。
别要求，但在半成品老化时应注意最后一步充电截止电压
需在成品出货电压范围内。 1.2.电芯内阻\保护板内阻与成品内阻:电芯内阻+保护板内阻＜
成品内阻，因为组装用的连接镍片、导线等也占一定的阻值。
1.3.过流值: 1.4.NTC\ID:此电阻值不体现在规格书中的各项参数列表中，而 是体现在电路图中，串联在P-端的一个电阻。 1.5.其它特殊性能,如智能电池通讯测试、写程序、锁码等。
锂离子电池的设计和生产工艺
锂离子电池的设计和生产工艺锂离子电池是一种高效、轻便、环保的电池类型，已经广泛应用于电动车、智能手机、笔记本电脑、移动电源等领域。
其优点在于高能量密度、无记忆效应、低自放电率等特性，但锂离子电池的设计和生产工艺也是决定其性能的重要因素。
一、锂离子电池的设计锂离子电池的设计需要考虑电池的形状、电容量、工作电压等因素。
电池形状包括圆柱形、方形、软包等多种形式，电容量是指电池的存储电荷量，通常用毫安时（mAh）来表示。
工作电压则与电池的化学成分有关，一般为3.6V或3.7V。
锂离子电池的正极由锂离子嵌入材料形成，其材料种类很多，常见的有三元材料（LiCoO2）、钴酸铝材料（LiCoAlO2）、铁磷酸锂材料（LiFePO4）等。
这些材料的性能有所不同，因此需要根据具体使用场景进行选择。
锂离子电池还需要设计电解液和负极材料。
电解液作为阳离子导体，可以传递锂离子的移动，从而实现锂离子电池的充放电。
常用的电解液包括碳酸盐电解液、含有芳烃类溶剂的电解液、离子液体等。
负极材料一般采用石墨材料，也有一些新型材料如硅基复合材料正在被研究和开发。
二、锂离子电池的生产工艺锂离子电池的生产过程主要包括正负极材料的制备、电解液的制备、电池的装配等环节。
制备正负极材料时需要选用优质的原料，通过加热、反应、烘干、磨粉等一系列工艺步骤将材料制成要求的形状和性质。
电解液的制备需要选用优质的电解液原料，经过混合、恒温、搅拌等工艺步骤得到纯度高、稳定性能好的电解液。
在装配电池时，需要选用专用的机器设备将正、负极、电解液组装在一起，形成电池芯，并对电芯进行充放电测试、容量测试、内阻测试等。
锂离子电池的生产工艺非常重要，因为影响电池性能的因素非常多。
例如正极颗粒的复合度、电解液的纯度、负极材料的导电性能等都会对电池性能产生影响。
因此，生产厂家需要在每个环节上精益求精，保证电池的稳定性和安全性。
三、锂离子电池的质量控制为了保证锂离子电池的质量和安全性，生产厂家需要一个完善的质量控制体系。
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极片转出厚度
极片厚度范围:0.145±0.003mm；压实密度:1.40±0.05ｇ/cm3；
8)
点焊负极耳
焊 点：6～8个，伸出长度：2±1mm，无虚焊无炸火；
9)
负极耳包胶带
文具胶带宽：18mm；胶带要求包住整片负极尾部宽度；平整无偏斜；
3)
降温保存
设备：热风烤箱；温度：50℃；时间：＜4h；
4)
压小片
极片压片厚度：0.138±0.003mm；压实密度：1.45±0.05ｇ/cm3；
轧后极片柔软，表面光滑，无毛刺，无露铜、无压死发黑发亮现象;
5)
裁尾部
按照极片结构尺寸整理，挑出破损、发黑发亮、脱粉露铜箔等极片
6)
秤片分组
将合格极片用计数型电子秤分组（100片/扎）包扎摆放；
页 码
额定容量800mAh，设计容量820mAh
序号
物料编号
物料名称
物料规格
供应厂商
设计值
工艺损耗(%)
生产用量
单位
1
C-AA001R
钴酸锂
7～8µm
湖南瑞翔
克
2
C-AF001R
N-甲基吡咯烷酮
南京金龙
克
3
C-AV001R
碳黑
MA100
翰文
克
4
C-AY001R
聚偏氟乙烯
Kynar761
多连利
克
5
C-AG001R
7)
片重范围
3.80±0.04g(第一面)；6.80±0.08g（两面）；
8)
裁小片
极片宽度：41.0mm～41.5mm；
9)
品质抽检
极片尺寸、重量、外观
10)
极片暂存转交
热风式干燥箱：50℃、时间＜4h；
3．正极制片工艺标准
1)
真空烘烤
真空烤箱、真空度-0.1MPa、温度130℃、时间10h；换气：1次/2h;
绝缘胶纸
20mm×30Y
明发
卷
25
E-AI001P
铝镍复合片
15×4×0.15mm
北方金属
克
26
纸箱Biblioteka 惠利兴个27白盒
惠利兴
个
28
胶袋
惠利兴
个
29
纸板
惠利兴
个
30
刀卡
个
31
纸卡
个
编制
审核
批准
日期
日期
日期
文件类别
深圳电池有限公司
文件编号
工作文件
版别
ICP603048S-700产品设计单（正极制片）/试流
第二面
面密度：0.93±0.03g/dm2；两面干粉量重:2.90±0.09g/片；片重：4.66±0.09g/小片
3．制片工艺标准
1)
裁小片
小片宽度42±0.5mm，切口完整平齐无毛刺、无偏斜；
2)
负极片真空烘
设备：真空干燥箱；真空度：-0.1Mpa;温度：100℃，总时间：8～10h；
换气标准：1次/2h；
羧甲基纤维素纳
广洲粤鹏
克
13
S-AP001R
铝壳
29.5×6..0×46..8×0.3mm
同力
个
14
S-AQ001R
铝盖帽
29.5×6.0×1mm
同力
个
15
E-AE001P
隔膜纸
45×0.025mm
瑞浩
平米
16
E-AC001R
绝缘垫
28.2×5×0.3mm
新亚鸿
个
17
E-AR001R
电解液
LiPF6
锂离子电池产品设计开发及工艺标准资料
目录
1
物料消耗清单
2
正极制片/试流工艺标准
3
负极制片）/试流工艺标准
4
组装装配及激光焊/试流工艺标准
5
注液/试流工艺标准
6
化成二次化成分容/试流工艺标准
文件类别
深圳市XX电池有限公司
文件编号
标准文件
文件版次
文件名称：ICP603048A-700设计单（物料消耗清单）
页码
１．正极制片工艺流程
2．正极涂布工艺标准
1)
浆料要求
按正极1#配方浆料设计、涂布浆料粘度：
2)
极片结构尺寸（单位：mm）
第一面
极片总长：360.0±1mm,宽41.0mm
3)
铝箔公称厚度
365mm×20μm
4)
铝箔标准
0.54 g/ dm2；每小片极片铝箔面积S=1.476dm2,重量:0.80g;
张家港
克
18
E-AN001R
不干胶面贴
新亚
个
19
S-AM001R
不锈钢珠
Φ1.4mm
山东环球
粒
20
C-AJ001R
渗透剂
121
中山天一
支
21
E-AK002P
绝缘胶纸
6mm×15Y
明发
卷
22
E-AK003P
绝缘胶纸
8mm×15Y
明发
卷
23
E-AK004P
绝缘胶纸
24mm×50Y
明发
卷
24
E-AK005P
5)
第一面涂布
有效面积S1=1.435dm2,面密度：2.09±0.03g/dm2(单面);走带速度：3.5m/min；
第二面涂布
有效面积S2=1.435dm2,面密度:2.09±0.03g/dm2 (双面);走带速度：3.5m/min
6)
敷料量范围
3.0±0.04g(第一面)；6.0±0.08g（两面）；
石墨
S-0
莱西
克
6
S-AB001R
铝箔
258×0.02mm
四方达
克
7
S-AW001R
铝带
48×4×0.12mm
万达
个
8
S-BA002R
铜箔
264×0.015mm
联合
克
9
S-AT001P
镍带
3×0.07mm
北晨
克
10
C-AG002R
石墨
85#
星光
克
11
C-AH001R
丁苯橡胶乳剂
广化工
克
12
C-AO001R
2)
极片尺寸（单位：mm）
第一面
第二面
极片总长：405±1mm,宽42±0.5mm
3)
铜箔规格
410mm×10μm；铜箔面密度：1.032 g/dm2；
裁尾后小片面积：S=1.701dm2;铜箔重量: 1.76g/小片(已裁尾）
4)
第一面
面密度：0.93±0.03g/dm2；第一面干粉量:1.55±0.05g/片；片重:3.31±0.05g/小片
6)
点焊正极耳
焊网印：6个，极耳底部离极片边缘1-2mm、焊接牢固无偏斜、无虚焊；
7)
贴正极耳胶子
用10mm宽度胶带子纵向贴住极耳后对折胶子，要求平整无皱折，完全贴住网印点
8)
极片转出厚度
极片厚度范围：0.131±0.003mm；压实密度：3.75±0.1ｇ/cm3；
9)
品质抽检
极片尺寸、外观、极耳焊接牢固性、胶子是否平整
10)
极片暂存转交
热风式干燥箱：50℃、时间＜4h或真空烤箱常温负压（-0.1MPa）保存，时间＜4h；
文件类别
深圳电池有限公司
文件编号
工作文件
版别
ICP603048S-700产品设计单（负极制片）/试流
页码
１．负极制片工艺流程
2．负极涂布工艺标准
1)
浆料要求
按负极配方1#浆料设计、涂布浆料粘度：1000-1500；浆料均匀无分层现象
2)
出箱降温
普通热风烤箱50℃、时间＜4h；
3)
压片
连续均匀地送入极片，极片厚度：0.130±0.003mm；压实密度：3.80±0.1ｇ/cm3；
4)
裁尾部
按照极片结构图的长度裁切极片多余部分，切口平整我毛刺、无掉粉；
裁尾后长度：360±1mm，极片表面光滑，无毛刺；
5)
分组包扎
将合格极片用计数型电子秤分成100片/组，标识规格型号和批号；