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    電池材料的選擇和生產流程

    作者:admin????來源:未知????發布時間:2020-12-07 09:53????瀏覽量:
    鋰離子電池原資料資源的挖掘、加工,重要有鋰資源、鈷資源和石墨。


    能量密度、成本、安全性、熱穩定性、循環壽數是動力鋰離子電池的5個要害方針,三元資料,錳酸鉀與磷酸鐵鋰任何一個在這5個方面都不具有絕對優勢,導致動力鋰離子電池極資料道路的差異。


    一款電池的設計要首先從資料的挑選開端,要根據方針需求,例如能量密度、倍率特性、循環壽數和安全等方針,挑選適宜的資料。正極資料挑選方面,咱們可以挑選橄欖石結構的LiFePO4,這種資料愈加合適應用在對能量密度需求不高的大巴車上,此外還有高容量的層狀資料,例如NCM和NCM,這些資料愈加合適應用在純電動汽車上,尖晶石結構的LiMN2O4則愈加合適應用在混合動力汽車上。


    負極資料方面,石墨一直是鋰離子電池負極資料的不貳挑選,事實上假設只考慮能量密度的話,金屬錫更合適作為負極資料。

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    為了改進正負極的導電性,一般還要在其間添加少量的導電劑,現在最常見的導電劑為炭黑類資料,碳纖維類資料,以及近幾年興起的碳納米管和石墨烯類資料。


    此外,為了將電極粘附在集流體的表面還要添加1-4%的粘結劑,現在的粘結劑重要分為兩大類一類是油系粘結劑,另一大類是水系粘結劑。


    電池的四個部件非常要害:正極(放電為陰極),負極(放電為陽極),電解質,膈膜。正負極是產生化學反應的當地,重要地位可以理解??墒请娊赓|有啥么用處?做功還很占分量。


    電池內部,金屬鋰在負極失掉電子被氧化,成為鋰離子,經過電解質向正極轉移;正極資料得到電子被還原,被正極過來的鋰離子中和。電解質的抱負用途,是運送且僅運送鋰離子。電池外部,電子從負極經過外界電路轉移到正極,中心進行做功。抱負情況下,電解質應該是好的鋰離子的載體,但絕不能是好的電子載體。因而在沒有外界電路時,電子無法在電池內部從負極轉移到正極;只有存在外界電路時,電子轉移才干進行。


    單體電池的出產


    第一步,單體電極的出產


    混:將電極活性資料、粘結劑、溶劑等混合在一同,充沛攪拌渙散后,構成漿料。


    涂:將制備的漿料以指定厚度均勻涂布到集流體(鋁箔或銅箔等)上。


    烘:高溫烘烤枯燥處理。


    混和烘是有聯絡的,烘是為了更好的將混合的漿料固定在鋁箔或銅箔上,而烘流程是一個高耗能環節,如能改進該環節,即可降低鋰離子電池的正負極出產成本。


    鋰離子電池的勻漿是鋰離子電池出產的要害環節,勻漿環節重要是將活性物質、粘結劑和導電劑等成分混合成為均勻的懸濁液,一般咱們會首先將粘結劑渙散成為膠液,然后有一些工藝會首先將導電劑與膠液渙散成為導電膠,然后與活性物質混合。


    有的工藝會將導電劑和粘結劑一同與膠液進行混合,勻漿的要害在于如何將漿猜中的各個成分渙散均勻,為了到達這一方針要對勻漿工藝進行優化,現在重要的勻漿工藝重要分為干法勻漿和濕法勻漿,現在隨著納米資料的逐步遍及,現在廠鋰離子電池廠家也開端選用高速渙散設備,使用高速剪切用途,使得漿料渙散的愈加均勻,此外有也不少資料廠家開發了大量的改進漿料渙散行的助劑。


    第二步,單體電池的出產


    在完結了上述的電極烘干進程后,咱們就進入到了鋰離子電池出產的下一個環節單體電池的出產。


    壓:輥壓是對已涂好的正負極資料進行軋壓使其壓實更好的依附在鋁箔或銅箔上。


    切:分切是對已軋壓好的極片按工藝標準分切成條。


    為了避免烘干后的電極再次吸收水分,整個單體電池出產環節都要在枯燥間內進行。


    方形動力鋰電池電芯的出產工藝重要有三大類,一種是卷繞工藝,這種工藝一般應用在圓柱形電池的出產上,現在也應用在方形電池的出產工藝上,這種工藝的重要優勢是出產功率高,可以實現繼續出產,缺點也很明顯,因為電芯邊際處曲折角度比較大,因而容易產生電極破碎,出現缺點,特別是在厚電極的情況下,這一問題將變的愈加嚴峻;


    第二種是疊片工藝,疊片工藝是一種比較抱負的工藝,正負極極片首先會進行沖切,取得特定形狀的極片,然后挑選正極或許負極極片用隔閡制成封裝袋進行維護,然后手工或許疊片機進行疊片,這種工藝的優勢是不會引起極片形變,可以選用更厚的電極,可是因為疊片進程是一個非繼續的進程,因而疊片工藝的出產功率比較低,選用這種工藝的廠家比較少;


    第三種是Z型疊片工藝,這種工藝選用繼續隔閡,將沖切好的正負極極片放置在隔閡中心,這種工藝在保留了疊片工藝的優勢的基礎上,也加快了出產進程,提高了出產功率,現在也有比較多的應用。


    出產好的電芯首先要焊接極耳,極耳焊接辦法重要是選用超聲焊接工藝,選用卷繞工藝出產的電芯,受到電芯結構的約束單個電芯無法做的很厚,因而一般會將2-4個電芯并聯焊接極耳,疊片工藝出產的電池結構上沒有約束,因而一般都是單個電芯焊接極耳。下一步就到了入殼工序,焊接好極耳的電芯表面裹上維護膜后,裝入到電池外殼之中,入殼后要把極耳與電池殼的蓋子上的正負極極柱選用超聲焊、鉚接等工藝連接在一同,然后將電池的上蓋和外殼經過激光焊接焊在一同。


    在完結焊接后,一般還要進行檢漏,并將其間漏率不合格的電池剔除,常見的檢漏辦法包含直壓、倍壓和差壓等辦法,良好的密封性是確保鋰離子電池功能長時刻穩定牢靠的要害,因而電池檢漏也是方形動力鋰電池出產中必不可少的一個環節。


    經過檢漏挑選的電池接下來就到了非常重要的注液工序,因為鋰離子電池的電解液對水分非常靈敏,因而注液進程必須在枯燥間內部進行,為了改進電解液的滋潤效果,一般要進行真空注液。


    電解液充沛滋潤的電池隨后進入到了化成工序,化成重要是經過對電池進行小電流的充放電,對電池進行活化。


    此外,因為電解液分解進程中一般會產出產氣的問題,出現的氣體可能會堆集在電芯內,導致電解液滋潤不充沛,因而有的廠家為了將化成進程中的產氣排出,也會將電池封口安排在化成之后。


    化成后的電池還要進行老化,所謂的老化便是將滿電態的電池在必定的溫度下進行放置,放置進程中因為鋰離子電池內部的一些副反應,會導致電池的外電壓和內阻的變化,經過對電池組的電壓、內阻和容量等方針進行監控,可以剔除掉那些自放電不合格和內阻不合格的電池,以提高單體電池的一致性,同時老化結果也是后續的電池組匹配的重要參考根據,為了加快電池老化的速度,提高出產功率,廠家一般會在高溫(50-60℃)下進行老化,以縮短電池老化時刻。

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