锂离子电池生产中各种问题汇编

锂离子电池生产中各种问题汇编（一）1、电池中的对立面-（能量密度与电芯性能，注液量与加工性能，生产效率与产品良率，负极克容量与膨胀，正极能量与安全）

2、低容的思路分析

3、浅谈六西格玛设计

4、影响锂离子电池循环性能的几个因素

5、设计中制定公差的注意事项

6、低容的制程分析

7、涂布关键技术-水系负极缩孔

8、电解液缺失对电芯性能的影响

9、浆料匀浆生产工艺在中国的现状

10、羧甲基纤维素钠的理解

11、涂布中的各类问题

12、锂电电解液的价格

13、锂电负极-AGP-8

14、自放电原因解析

15、陶瓷涂覆隔膜

16、锂电中三原色之黄色

17、草酸在油系负极中的应用

18、锂电工艺-预化成

19、锂电材料-铜箔

20、锂电设计-阴阳论

21、关于正负极配比问题

22、怎么样检测隔膜

23、锂电材料-导电剂篇

24、锂电材料-终止胶带

25、电动自行车用锂电池成本-铁锂

26、锂电隔膜-国外

27、如何回避使用日系材料

28、锂电正极-锰酸锂

29、动力电池-国外方案

30、低温电池零下40度放电解决方案

1、电池中的对立面

对立的双方相伴相生，失去一方则另一方也就没有了存在的可能。在电池当中，也有很多类似于零和游戏的对立双方，让我们在顾此失彼的困难抉择中也不禁赞叹矛盾的美妙。

. 能量密度与电芯性能。容量是电池的第一属性，而能量密度则是几乎所有电池在设计时所必须考虑的首要问题。当设计的能量密度提高时，电芯则不得不选择更薄的隔膜、材料也需要使用在极限压实和面密度下。一方面，如此极限的设计会让电芯的吸液更加困难，从而影响电芯的循环性能；另一方面更薄的隔膜铝塑膜、更高能量密度的材料也意味着更差的安全性能。能量密度与电芯性能，可以说是任何一家单位在设计电池时都不得不遇到的问题；一家单位往往是当其能量密度有较大优势时，电芯的循环安全性能就有可能存在一定隐患；当其循环安全性能做到百分百无误时，能量密度又往往较低而使产品缺乏很强的竞争力。文武毕竟是做技术出身(文武一直认为，入行后所从事的工作类型对其未来看待问题的角度有极大的影响；例如之前单位一个BOSS是做电子的出身，那他在遇到问题时永远想的都是“这不是电子的问题，是电芯的问题，电芯必须想尽一切办法提高”，而不可能想着电芯如何难做，即便未来让他去管理电芯事业部；之前单位老板业务出身，从他眼里永远看不到技术部的进步，市场部拉来订单就会给提成，而技术部做出来了新东西他觉得很正常；当然文武就个人能力而言无资格批评这两个BOSS，并且文武也不是在批评，只是为了说明“出身”对人思考问题切入点的影响)，电池这个行业，没有技术绝对不行，做低端的入门门槛太低人人都能做，人人都能做的结果就是大家互相压价，最后经常是谁宁可赚的最少甚至是谁宁可赔钱谁拿单；但是当技术优势建立起来后，竞争对手少了，也就自然有了定价权。一个单位可能囿于目前的市场而“无需”开发出技术含量很高的

东西，但是技术部要有预研发的心态，确定自身技术特点（能量密度型？安全型？倍率型？），紧跟最前沿客户要求，对产品进行一些事先的预研，而后将其作为技术储备，当市场部拉到大客户样品单时，可以短时间完成设计和送样，从而占据先机（说着说着似乎天马行空了）。对未来的电池发展而言，安全性能更是突出问题，终结者3中阿诺将其体内的氢电池丢在路边从而引起巨大爆炸的场景让人难忘。只要是具有能量的东西，则不可能绝对安全；当我们手中可拿握之物的能量也在我们一只手所能掌控时，那问题尚且不大；但未来若是人人手中之物都有炸平房屋的能量，那安全隐患就可想而知了。

. 注液量与加工性能。单对电芯性能而言，提高注液量有益无害；但当注液量较多时，电芯的加工性能会明显下降，注液后真空吸附困难、热冷压和夹具baking时电芯压爆、除气后软电芯甚至不封口等问题都会接踵而至。严格上来讲，工艺中的注液量一定不可让电芯在加工时出现由注液量过大而引起的批量异常，否则注液量就有问题需要减少（若减少后带来的结果是保液量的下降及循环NG，那就说明要更换材料了）；当然在确认注液量有问题之前，从工序角度优化也必不可少，例如吸附困难时可不可以加大吸附箱容量从而提高效率、压爆时可不可以调低夹板下压速度从而减少压爆比例等，当工序优化已到极限或者已到自身短期无法再进一步优化的时候，那就降低注液量吧。当鱼和熊掌不可兼得时，最高领导拍板说要哪个，那就要哪个好了。

. 生产效率与产品良率。对生产而言，提高产量或者说提高效率是其骨子里所追寻的目标，更高的效率就意味着生产过程中更短的制程周期和更短的用于加工的时间，而后者往往会造成产品性能的降低。说来有趣，生产遇到的很多质量问题、都可以通过类似于“降低生产效率、增加加工时间”的方法来改善；例如涂布过程中遇到开裂可通过同时降低温度和走速来改善、半自动卷绕易变形可以通过卷绕速度先慢后快的变速卷绕来改善、化成时形成SEI膜效果不佳可通过减少充电倍率来改善、夹具baking后电芯发软可通过延长baking时间和电芯下夹前延长常温搁置时间来改善等等。从统计上来讲，“时间”在这里往往充当着“稳定因子”的作用；从感性上来讲，如果一个改善既可以在提高良率的同时提高效率，那之前所用的方法又是不是太没水平了呢？当效率与良率产生矛盾时，优先

保证的一定是良率，但同时也要理解产线为了达到良率所损失的效率，人员的增加、设备的增补、产量的减少等，只有想人所想，你的改善方案才会被人所接受。. 负极克容量与膨胀。硅基材料是未来负极材料的一个选择方向，其超高的嵌锂容量为最大的优势；但同时充放电过程中膨胀太大也是其未能推广的一个重要限制。石墨在嵌锂时，锂离子嵌入石墨层中间，其状态类似于两层棉被之间放了几个小玻璃球，形变必然小的同时嵌锂容量也不会太高。而锂与硅反应时，锂直接插入到硅硅原子之间，类似于在满满铺平一地的玻璃球中间再插入更多的玻璃球，虽然可嵌入的锂更多，但同时占用的体积也必然更大。表面上看似相关的“插锂容量高低”与“插锂后形变大小”，实际上都是由插锂的机理决定的。也就是说，当一个材料拥有更大的容量时，其充放电形变往往也容易更大，其推广也就必然受限。当然，优秀的材料是一定可以研究出来的，材料的膨胀也可以通过包覆或纳米处理等的方式来改善，并且也并不存在容量高形变一定大的必然结果（与其说是“结果”，倒不如说这是一个趋势），随着科技的进步，对新材料的开发会越来越重要（貌似中国发动机NG的一个主要原因就是材料不过关），文武这方面实力受学历所困外加当时此科选修开卷考试时竟然连书都没弄到，只能静待好的结果啦。

. 正极能量与安全。之前一位师兄曾对文武说过，材料能量越高也就会越不安全。当一个材料能量较高时，也就意味着其在充电后的脱锂量更大、同时结构变化也更大，因此也就更不稳定；例如钴酸锂满充后会有较多的4价钴存在从而增加了正极的氧化性、作为钴酸锂骨架的CoO2-1(钴酸根？)的结构受到了破坏、从而使正极材料更易分解进而降低了安全性。但当一个材料能量较低时，充电后也就失去了较少的锂，材料本身的结构得以更好的保留，安全性也就会因此提高；磷酸铁锂满充后，作为骨架结构、占整个分子比重很大的磷酸根并没有被破坏，分子结构没有被破坏，其安全性自然也就较高。与负极克发挥与膨胀看似相关实则都由材料结构决定一样，正极克发挥与安全看似负相关实则也都由材料自身结构所决定。

. 电池的材料、设计、制程等，共为一个统一的整体，相互之间关联无穷且又都源自于最根本的几个理论基础。在电芯的设计中，难免会有顾此失彼的时候，

让矛盾中的双方同时达到最佳点是绝对不可能的，找到其最佳的平衡点或选择自己更为关注的方向作为优先参考方位方为最佳之举。

2、低容的分析——思路

容量是电池的第一属性，低容也是样品、量产中经常遇到的问题。本文无法让你在遇到低容问题后一定可以立刻分析出原因，但是会给大家一个基本的思路。听到有电芯低容，第一个反应应该是确认低容问题是否属实。简单来说，先是要确认分容工艺是否设置错误（比如放电电流是不是设置大了、充电时间是不是设置短了）；如果分容工步设置无问题，就需要更换测试点之后对电芯进行重新分容，同时心里默念着“二次分容后一定不要再低容了”。当然对于量产乃至样品而言，分容柜误差造成的批量低容的概率很低，一般情况下都是电芯真的有问题了。若复测之后依旧低容，那就可以确认低容问题真的存在了（同时在复测的时候最好留一个心眼：满充3pcs复测电芯，以备后用）。

确认了低容存在之后，需要进一步确认低容发生的频度和严重度，从整体上掌握低容的实际情况。样品往往就是一批，不多说；但量产型号则存在“该型号一直低容”及“该型号偶发低容”这两种情况。对于前者，分析要以设计、选材角度及量产长期遇到的顽固问题作为切入点和优先考虑方向（例如是不是这个材料匹配是不曾验证过的？是不是最近产线经常出现同一个会引起低容的异常但一直拖拖拉拉未曾解决）；对于后者，则需要从产线操作及工艺变更来作为优先考虑对象（例如是不是这一批负极压死了？是不是产线为了产量缩短了老化时间？是不是工艺较之前进行了改变而这一改变有引发低容的风险）。频度确认了之后，还要确认一下相对不太重要的严重度，也就是低容电芯的比例以及容量低于要求值的比例。确认严重度更大程度上是为了可能的放宽容量规格及判定缺货数量提供依据，而对于问题本身的分析，意义没有确认频度一样重要，不过依旧必不可少。

整体上把握了低容实际情况之后，就要开始分析了。对于水平较高且遇到过同样问题的专家而言，拆3pcs电芯就应该可以大体断定低容的实际原因。但对于一般人而言，一是我们很难有类似的能力及积累，二是拿三个电芯照片无法充分向上级和同事说明问题（即使你的结论是正确的）。因此则需要更为系统一

些的方法。在系统的分析之前，可以先将之前复测满充的低容电芯拆开看一下界面，若无问题，则很可能是正极涂布偏轻或设计余量不足的原因；若界面有问题，则可能是制程中或设计中方方面面的问题（这不废话嘛）。

分析开始了。首先需要最少低容8pcs电芯+容量合格的8pcs电芯。低容电芯再随机分两组为低容A组及低容B组，容量合格电芯随机分两组为合格A

组及合格B组。而后将两个A组电芯放电至静止电压3.0V左右（文武习惯于0.5C 放电至3.0V后再0.2C放电至2.5V；当然对象是钴酸锂和三元+石墨负极）；而后拆解低容及合格电芯，将正极片以85℃以上的温度真空烘烤24h（具体烘烤参数文武没有DOE验证过，不过可以确定给出的参数是可以完成分析的），而后称量低容正极片与合格正极片的重量差异；若低容极片重量明显低于合格正极片或低于工艺范围，则基本可以判断低容为正极涂布偏轻所致。对于烘烤后称量极片重量文武有两点需要补充：一是虽然正极的首次不可逆锂源会使正极损失一点重量，但总不可逆锂源的重量仅占正极锂源的5%左右、占正极片重量的0.5%以下，即使再加上由析锂所造成的不可逆锂源，其引起的正极偏轻也不会低于极片总重的1%；电解液在烘烤过程中不可能完全被烤干，但实际残留部分的重量相对极片重量而言也很有限。总体来说，烘烤正极后称量极片重量与卷绕前极片实际重量相比，误差不会超过2%。况且有容量合格正极重量与低容极片重量相对比，此种方法还是比较可信的（另外还听说过可以通过极片上面擦拭什么东西会更有助于电解液的烤干，其细节及原理文武不懂，希望有知道的朋友不吝指教）。二是同样的方法不适合于负极，原因为负极化成时会增加很多的重量，但可以通过实验给出化成后负极增重比例进而反推负极片重量、判断低容是否为负极过量不足引起；但文武没有做过类似实验，有兴趣的朋友可以自己测试一下。

若确认了正极偏轻为低容的原因的话则是万幸，但实际上这万幸的概率往往是万一而已。这样的话就要靠对低容B组及合格B组的分析了。B组电芯需要满充，而后拆解对比负极界面差异。低放电容量低等价于低充电容量等价于负极满充界面会有异常。其实大部分情况，只要低容发生了，那不论电芯是低容还是容量合格，其界面都会有类似的异常，只是程度不同而已。记录电芯界面情况时，也需要同时记录对应电芯实际容量，最后一般会得到类似于低容程度高的电芯其界面异常更为严重的结论。

由于本文已逾千字，故主体部分内容到此为止。大家可能更感兴趣的“低容常见原因”，文武会在一周内发出，而后将网址链接发于本帖的最后。“整体把握低容的情况”以及“对比低容与合格电芯的正极片重量及负极界面”是分析的必要切入点，确认这两个问题对未来最终判断低容的原因有方向性的指导作用，可以事半功倍，对于经验相对少的朋友更是如此。

3、六西格玛设计

六西格玛设计的内容博大精深，文武对其的理解也仅限于皮毛，更不用谈举重若轻的将其分享给大家。不过，再难的东西，也要啃一啃，啃的过程，也就是学习的过程。文武很多时候，也是自己一边写、一边学。

六西格玛最初是摩托罗拉为了提高其产品质量而开发出的一种质量管理手段。凭借于此，摩托罗拉得以在与日本电子同行的竞争中立于不败。六西格玛的初衷是提高产品的质量，但随着其发展，更多的应用慢慢被人们发现：如何降低成本、如何提高效率、如何对供应商进行分析。可以说，制造业的方方面面，都与六西格玛有着或多或少的联系。

除了以上所说的各种六西格玛应用之外，一种更“本初”的六西格玛应用往往被人所忽视，那就是六西格玛设计。按道理来讲，“六西格玛设计”的实施应该早于“六西格玛改善”才对，因为一个产品最先出来的一定是设计，而后才是改善生产中遇到的问题。但实际上，人们做事情更习惯于“遇到问题再去解决”和“先解决眼前问题”，因而即使六西格玛的先驱们也没有第一时间实施六西格玛设计。而是先使用六西格玛对生产进行改善，改善到瓶颈、发现再往后无论如何也没法再一步提高时，才意识到必须从设计上对产品进行改善，这样才能最终达到制造业的终极目标：零缺陷。

。先举一个最简单的六西格玛设计的例子：如果客户需要的电芯容量为

2000mAh，则为了达到分容的零缺陷（等价于分容制程能力为六西格玛，等价于分容不良率3.4ppm），设计容量应该是多少？

我们最先想到的是经常使用的多出个4%左右的容量余量，凭借经验我们可以大约预估给出的容量余量下、产品分容的良率大约会有多少。但对于六西格玛设计而言，这远远不够。假使我们找到了另外一款容量为2000mAh电芯的容量分

布的历史数据，并算出了其分布的西格玛值为30mAh，则为了达到分容的零缺陷，需要将设计的容量提高到2000+30*6=2180mAh，这时分容不良率便可以控制在六西格玛水平——3.4ppm不良率的程度。当然了，这一要求对于我们电池行业几乎是不可能达到的，所以我们设计时的余量也就往往没法达到六倍的西格玛值。不过不论怎么说，这都是六西格玛设计的最简单的一个例子。其最早的发现者为一名来自于摩托罗拉的叫做比尔·史密斯的工程师，他在摩托罗拉推行六西格玛时发现了一个惊人的结论：需要在产品设计半个公差限范围内包含六倍标准差，才能从源头上确保产品不会产生缺陷。史密斯也正因为该条发现，而被人们尊称为“六西格玛之父”。

最简单的例子讲完了，那就谈谈具体的六西格玛设计吧，总体来说，其包含三部分：系统设计、参数设计、容差设计。系统设计为与我们专业息息相关的设计，例如正极使用什么材料、隔膜使用那种材质的等。一般而言，系统设计更多的是纯技术部或者研发部的工作，不同行业之间想要涉足，难度太大；可以说行业间的差异有多大、其系统设计的差异就有多大。此并非本文讨论的重点。。参数设计比较容易理解，其目的就是优化生产过程中的各个参数。比较典型的例子就是封装参数，从感性上我们知道，使用温度、压力、时间三个参数来控制一个封印厚度在工艺范围之内，这样的事情应该说是太简单了：固定温度、压力不变，只改变时间，就可以做到让封印厚度大范围的变化（温度低于PP熔点等的钻牛角尖的问题无视）。但从六西格玛角度而言，单单让封印厚度在工艺范围之内是不够的，关键是要“稳定的处于工艺范围之内”。这也就是参数设计中相对深入一些的内容：稳健参数设计。

一个例子可以让我们很容易的理解稳健参数设计：正极配料中想加入CNT，加入CNT后的效果好坏用电芯的内阻作为评判：经过实验我们发现，电芯内阻的变化规律与CNT加入量并非为直线关系，而是在CNT很少的时候、电芯内阻随CNT用量变化很大，我们记这个阶段下CNT的用量为A；在CNT较多的时候、电芯却几乎不会再随着CNT含量的增减而明显变化，我们记这个阶段下CNT的用量为B。当我们的设计仅考虑“稳定性”的时候，我们势必要在B阶段里考虑CNT 的用量，因为这样在实际配料时、即使每次加入的量有微小的差异、每批电芯的

内阻也不会有很大的差异；而若是仅设计CNT的用量为A阶段，则一点点CNT 实际加入量的差别，都会造成电芯内阻的较大波动，这可是我们不想看到的。

当问题从一元上升到多元的时候，就会稍显复杂。如前所述，摸索出一个让封印厚度达标的温度、时间、压力的参数组合太简单了，可以说有无数种。但是哪一种才是最好的？这就需要使用稳健参数设计了，由于其为日本田口玄一博士所提出，故也称为田口设计。其主旨是：找到一个参数配合，按该参数生产时不仅可以保证产品输出变量在工艺要求之内，也可以同时保证当生产参数发生工艺内允许的波动时、输出变量的波动依旧很小。换言之，假使190℃、5S、0.4Mpa 和185℃、6S、0.3Mpa这两个参数封出的铝塑膜封印厚度都在工艺要求中限，但是前者在温度波动±5℃或时间波动±1S或压力波动±0.4Mpa后，其封印厚度便远远地偏离了设计中限；而第二组参数进行如上波动后，封印厚度依旧在工艺范围之内，则此时第二组参数是“稳健的”。

之前曾有同事说过：好的工程师，应该可以使用差的设备、却依旧做出好的产品。但从稳健参数设计这一角度来讲，这句话是正确的。但问题是这个同事说此话的时候是否真的理解稳健参数设计，以及对手的能动性为何：对手是傻子不知道稳健参数设计吗？如果对手也知道，那依旧是谁的设备好谁牛逼。当然对于中国制造目前的水平而言，完全掌握稳健参数设计并拥有执行其的能力和意志，还是可以技压群雄的。

容差设计也是我们经常会遇到的问题，涉及到“余量”的设计往往就是容差设计。最简单的容差设计例子文武已经说过了：开头所讲的容量余量的给定。虽然可以确定的说我们日常工作中很难真正使用到容差设计、而经常是根据经验或者直接拍脑袋，但是对其有一些初步的了解还是有助于我们对问题的理解和解决的。

举一个稍难一些的容差设计的实例：极耳边距。假设我们的卷绕结构中、极耳边距由两个参数决定：极耳点焊时极耳距极片头部的距离、卷绕插片时极片插不到位的尺寸。这两个参数决定着卷绕后的极耳边距。假设客户对极耳边距的要求为±0.7mm并需要制程能力达到六西格玛水平，那么极耳点焊距离的公差和插片插不到位的允许的公差应该设计到多少才合理呢？这个就是容差设计。其具

体的计算及minitab上的操作显得较难，其大体算法是求出整个过程中所有西格玛值的平方和、之后再开方作为整体的标准差，然后看边距的极差中一共容得下几倍的整体标准差，然后再换算成制程能力，若得出最终边距制程能力为六西格玛则说明极耳点焊距离及插片位置的制程能力合格，若边距制程能力小于六西格玛则说明需要提高极耳点焊和卷绕插片的制程能力。

另外一个困恼很多人的问题是CPP外露，其受点焊CPP与极片距离、CPP 实际高度、裁盒顶封宽度、卷绕插片位置、入盒后卷芯相对于盒子的位置等诸多因素的影响，最后判断前面各个工序的制程能力可否保证最终CPP外露的制程能力有多少的方法就是将前面各个工序的方差叠加在一起后再开放算出整体标准差、而后对比CPP外露尺寸所允许的容差是整体标准差的几倍，从而算得CPP

外露的制程能力。一些人想当然的算法：将前面所有工序都按最极端的情况计算（例如CPP长度按工艺允许最长算、CPP点焊距离按最大算、顶封裁切宽度按最小算、卷绕插片按极片最偏上算、卷芯入盒后按最往前顶算），之后必然得出CPP外露一定超长的结论，从而说：前面的公差给的都不合理。这本身是不了解六西格玛设计所导致的歧途，因为这些最极端的情况同时发生时，概率为0，或者说不可能发生，那评论其影响又有何意义呢？

。按目前中国中国制造业的水平来说，能实施六西格玛设计的单位不多，一是因为该知识本身就属于六西格玛当中稍难一些的，二是如若制程能力就是达不到需求且产品也没有那么多余量给我们、则不可能实际执行六西格玛设计。再者，一些与容差设计相关的东西，是可以通过“夹具”一类的东西在最后阶段进行规整的，例如假设卷绕后电芯极耳中心距为±1.5mm，但是做了硬封后就会变小至±1.0mm，因为硬封有挡胶块对极耳中心距进行调整。就日常工作而言，虽然我们真的很难使用到“六”西格玛设计，但是是否可以使用“三”西格玛设计呢？是否可以对自己单位的制程能力有一个详细的了解、而后尽量让自己的设计与产线贴切呢？学习和实践是没有止境的，除非这个人的心已经死了。

4、影响锂离子电池循环性能的几个因素

循环性能对锂离子电池的重要程度无需赘言；另外就宏观来讲，更长的循环寿命意味着更少的资源消耗。因而，影响锂离子电池循环性能的因素，是每一个与锂电行业相关的人员都不得不考虑的问题。以下文武列举几个可能影响到电

池循环性能因素，供大家参考。

材料种类：材料的选择是影响锂离子电池性能的第一要素。选择了循环性能较差的材料，工艺再合理、制成再完善，电芯的循环也必然无法保证；选择了较好的材料，即使后续制成有些许问题，循环性能也可能不会差的过于离谱（一次钴酸锂克发挥仅为135.5mAh/g左右且析锂的电芯，1C虽然百余次跳水但是0.5C、500次90%以上；一次电芯拆开后负极有黑色石墨颗粒的电芯，循环性能正常）。从材料角度来看，一个全电池的循环性能，是由正极与电解液匹配后的循环性能、负极与电解液匹配后的循环性能这两者中，较差的一者来决定的。材料的循环性能较差，一方面可能是在循环过程中晶体结构变化过快从而无法继续完成嵌锂脱锂，一方面可能是由于活性物质与对应电解液无法生成致密均匀的SEI膜造成活性物质与电解液过早发生副反应而使电解液过快消耗进而影响循环。在电芯设计时，若一极确认选用循环性能较差的材料，则另一极无需选择循环性能较好的材料，浪费。

正负极压实：正负极压实过高，虽然可以提高电芯的能量密度，但是也会一定程度上降低材料的循环性能。从理论来分析，压实越大，相当于对材料的结构破坏越大，而材料的结构是保证锂离子电池可以循环使用的基础；此外，正负极压实较高的电芯难以保证较高的保液量，而保液量是电芯完成正常循环或更多次的循环的基础。

水分：过多的水分会与正负极活性物质发生副反应、破坏其结构进而影响循环，同时水分过多也不利于SEI膜的形成。但在痕量的水分难以除去的同时，痕量的水也可以一定程度上保证电芯的性能。可惜文武对这个方面的切身经验几乎为零，说不出太多的东西。大家有兴趣可以搜一搜论坛里面关于这个话题的资料，还是不少的。

涂布膜密度：单一变量的考虑膜密度对循环的影响几乎是一个不可能的任务。膜密度不一致要么带来容量的差异、要么是电芯卷绕或叠片层数的差异。对同型号同容量同材料的电芯而言，降低膜密度相当于增加一层或多层卷绕或叠片层数，对应增加的隔膜可以吸收更多的电解液以保证循环。考虑到更薄的膜密度可以增加电芯的倍率性能、极片及裸电芯的烘烤除水也会容易些，当然太薄的膜密度涂布时的误差可能更难控制，活性物质中的大颗粒也可能会对涂布、滚压造

成负面影响，更多的层数意味着更多的箔材和隔膜，进而意味着更高的成本和更低的能量密度。所以，评估时也需要均衡考量。

负极过量：负极过量的原因除了需要考虑首次不可逆容量的影响和涂布膜密度偏差之外，对循环性能的影响也是一个考量。对于钴酸锂加石墨体系而言，负极石墨成为循环过程中的“短板”一方较为常见。若负极过量不充足，电芯可能在循环前并不析锂，但是循环几百次后正极结构变化甚微但是负极结构被破坏严重而无法完全接收正极提供的锂离子从而析锂，造成容量过早下降。

电解液量：电解液量不足对循环产生影响主要有三个原因，一是注液量不足，二是虽然注液量充足但是老化时间不够或者正负极由于压实过高等原因造成的浸液不充分，三是随着循环电芯内部电解液被消耗完毕。注液量不足和保液量不足文武之前写过《电解液缺失对电芯性能的影响》因而不再赘述。对第三点，正负极特别是负极与电解液的匹配性的微观表现为致密且稳定的SEI的形成，而右眼可见的表现，既为循环过程中电解液的消耗速度。不完整的SEI膜一方面无法有效阻止负极与电解液发生副反应从而消耗电解液，一方面在SEI膜有缺陷的部位会随着循环的进行而重新生成SEI膜从而消耗可逆锂源和电解液。不论是对循环成百甚至上千次的电芯还是对于几十次既跳水的电芯，若循环前电解液充足而循环后电解液已经消耗完毕，则增加电解液保有量很可能就可以一定程度上提高其循环性能。

测试的客观条件：测试过程中的充放电倍率、截止电压、充电截止电流、测试中的过充过放、测试房温度、测试过程中的突然中断、测试点与电芯的接触内阻等外界因素，都会或多或少影响循环性能测试结果。另外，不同的材料对上述客观因素的敏感程度各不相同，统一测试标准并且了解共性及重要材料的特性应该就足够日常工作使用了。

总结：如同木桶原则一样，诸多的影响电芯循环性能的因素当中，最终的决定性因素，是诸多因素中的最短板。同时，这些影响因素之间，也都有着交互影响。在同样的材料和制成能力下，越高的循环，往往意味着越低的能量密度，找到刚好满足客户需求的结合点，尽量保证电芯制成的一致性，方是最重要的任务所在。

5、设计中制定公差的注意事项

只要是需要用于批量生产制造的工艺，就一定要标注公差，因为生产过程中任一参数都绝对不可能在重复操作中一成不变。如果说上学时候所学习的“数值包括两部分：数据和单位”要挪用到生产工艺的话，那就应该完善成“工艺中的参数包括三部分，数据、单位和公差”。涂布面密度的公差、涂布长度的公差、制片贴胶点焊的公差、转序老化烘烤时间的公差等等，看似其重要度远远不及数据本身，但深入追究其中的学问也大有文章。公差作为判断生产波动是否属于异常的主要标准，马虎不得。制定公差，需要注意下面几点：

公差的大小直接决定着设计余量的大小。设计中必须要有余量，以应对制程的波动。设计中最常见的余量为为了应对涂布、分容等误差而富余的容量余量，为了应对辊压厚度不一、转序极片反弹和电芯表面不平整等而富余的厚度余量。应该说，当制程中公差较大时(此处公差较大等价于制程波动较大)，就必须在设计时留出更多的余量，以此作为制程波动过大的补偿。例如，如果涂布面密度的公差要±4%，那电芯容量设计余量就不应该低于4%，否则就会有极片重量OK的极片(假设没有其他问题)不论怎么分容都是低容。之前曾听说过一位研发的同事说”我们研发部不管工艺中的公差，公差是由工程部给的”，此话就大错特错了；不知道制程公差多少，何谈设计时留出的余量，不晓得余量给多少合适，何谈做设计？制程中实则也有类似于设计&公差的问题：之前工序曾评估过，夹具baking后电芯放置在冷却房1h后，即可完成降温，并将1h作为冷却房冷却的SOP参数；但实际生产时，发现1h经常不够电芯的充分冷却，究其原因，实验时冷却房只有一车电芯且没有记录实验电芯型号，而实际生产时，大电芯更难冷却、冷却房经常会有两车或者以上的电芯、冷却房门开关的次数和关闭的程度也都是不受控的，如此多的不受控，就必然造成波动（此处的波动，等价于冷却效果的波动），而为了抹平这一波动，则必须在SOP中增加冷却时间才可（类似于设计中的增加设计余量）。

公差不可过分宽松于实际制程能力。当公差的范围明显宽松于制程波动时（例如涂布面密度实际可以做到±2%，但工艺要求面密度做到±4%即可），表面上看这样CPK会更高，但其结果是不仅会造成设计时的余量必须增加进而引发不必要的浪费，同时会给产线操作工一个“既可以按工艺上限来做、又可以按工艺

下限来做”的认识误区；例如，假使你的辊压工艺厚度要求是100±4um，而产线由于制程能力较高而第一天按98±2um辊压（按中下限做）、第二天按102±2um辊压（按中上限做），两天同样都是按照工艺来做，但结果却完全不一样！此等工艺当有多么失败。做工艺的人应该知道两点：第一是你工艺中的公差不能大到给产线按上限做或者按下限做的机会；二是当产线按工艺中线制作出现问题时、不能教唆产线去按工艺上限生产或者按工艺下限生产，此时必须直接更新文件，否则今天出了问题让产线按上限做、明天好了又按中线做，后天出了问题再按下限做，岂不是玩死了生产？工艺中的严谨也就无从谈起。之前文武一款型号，头部双面光箔尺寸给的是11±2mm，头部绕贴胶纸宽度为25mm，乍一看

11mm*2=22mm，绕贴胶纸宽度25mm一定够了；但由于公差给的较大且头部绕贴时会损耗一定的胶纸宽度，实际做出了很多头部双面光箔长度13mm的极片，再去贴胶就无法上敷料了；对其的更改不能是不负责任的“你们按我工艺下限裁切吧”，而应该是直接将裁切长度从11±2mm改为11±1mm或10±1mm。当然，当时产线头部裁切的制程是可以控制在±1mm的，如果产线真的按11mm作为中线来裁切，则不该有很高的比例出现贴胶问题。但关键是，如果工艺本身都不存在严谨性，身为工程师的我们又如何去要求产线做这做那呢？0

公差不可严于实际制程能力。公差严于制程能力的结果很简单：很多产品规格都不在公差要求的范围之内，最终要么将不在范围之内的统统报废而后提高制程能力、要么扩大公差范围并对不符合公差的产品进行评估和放行。制程过程的波动一定是越小越好，工艺中的公差需要与制程波动相符，而后再以公差作为设计余量的参考。盲目减小公差，不仅无助于产线制程能力的提高、无助于产品质量的提高，而只会让产线叫苦不迭、让出工艺的人不得不再次修订工艺。

同一参数在不同工序给出的公差，若非测量手法有明显变更或不同工序测量期间数值必定发生变化，否则公差不应不同。之前曾遇到过这样的事情：卷绕后卷芯极耳中心距为±2.5mm，但是封装来料检验却给为±3.0mm。从感性上来讲，由于测量误差及转序对卷芯极耳位置造成了些许影响，如此规定也有一些道理。但问题时，如果你的工序特别多，如果期间要对同一参数进行多次测量，难道每个工序每次测量都要增加一次公差范围不成？故文武认为，只要测量方法是一样的，那前工序对该参数的控制如何，后工序就应该完全一致，而不应该有“越往

后越松”的懈怠想法。在一个例子，设计出蓝牙电芯后卷尺宽度也要同时给出且新卷尺要拿给机加工中心加工，如果机加工中心图纸的卷尺宽度公差为±0.05mm 的话（线割的精度实际不止于此），那工艺中使用卷尺的宽度公差也应该为±0.05mm而不能更大，当然若量产时发现卷尺宽度需要更改，那是另外一码事，此时要改的是卷尺宽度的中值（例如将卷尺宽度从3.5±0.05mm改为3.7±

0.05mm），而非放大卷尺的公差（例如现在卷尺工艺宽度为3.5±0.05mm但实际需要使用3.7mm宽度卷尺，不能将卷尺宽度改为3.5±0.2mm并认为其包括3.7mm 就敷衍了事）。当然，当两次测试手段差异很大时，后工序给出的公差可以大于前工序；例如涂布时面密度要求冲孔重量波动±2%，那后面称量极片重量时给出的极片重量范围应该要大于冲孔的波动值，一是不同的测量方法一定会有一些差异，二是极片在辊压分条后，重量会有一些特定趋势的、不容易给出解释的变化。

公差的叠加问题相对较为复杂。很多时候，一个输出同时由多个输入决定，此时输出的波动范围与每个输入的波动息息相关。但莫要轻易地认为输出的波动等于各个输入波动的线性叠加，第一，若输出公差简单给成各个输入公差之和时，则输出公差会变得非常大从而根本无法控制和生产；其次，由于制程过程的数据一般是服从正态分布的，各个输入同时取极限、造成输出结果也是极限的可能性非常非常低。此处最合适的例子就是CPP外露尺寸，CPP外露尺寸作为输出，一般公司的该值范围应该与0.2~2.0mm出入不大；对CPP外露有直接影响的因素包括：极耳点焊时CPP与极片距离、卷绕时插片位置、入盒后卷芯相对于盒子的位置、所用CPP的肩高、顶封裁切宽度，以上的这些输入，每个都有至少±0.2mm 的公差，加在一起，其和必然大于CPP外露所允许的波动程度。此时，工艺中需要保证的是当所有输入走中线时、作为输出的CPP外露尺寸经过理论计算也是走中线（卷芯形状特殊需要修正的除外），至于CPP公差为何小于各个输入公差之和，则需要用概率来解释：当遇到CPP点焊距离走下限+卷绕插片走下限+入盒后电芯刚好靠盒子底部+CPP肩高为要求下限+顶封裁切宽度为要求上限这一系列

会造成CPP外露减少的现象同时发生时，概率到底有多少？即便是六西格玛设计中，也不需保证设计100%合格（因为这是不可能的），最终只需达到6σ水平即可。但同时也要注意，虽然输出因子的公差无必要大于等于各个输入因子的公差和，但是也绝对不能比输入因子的任何一个小。例如文武之前出工艺时，曾要求

正负极耳点焊距极片头部距离皆为±1.0mm、同时极耳中心距±1.5mm，立刻就有PE和产线的同事反问：两个极耳点焊距离公差加一起都±2.0mm了，再加上插片尺寸差异及不同设备卷尺宽度差异，那极耳中心距±1.5mm怎么做？换句话说，前工序公差的设计必须可以保证不影响后工序的制作。

6、如果设计经验或过往批次已经确定的告诉了我们设计不会是造成低容的原因，那么制程的造成的异常就很值得怀疑了。

正极或负极涂布偏轻可直接造成电芯低容。当正极涂布偏轻时，满充电芯的界面不会有异常，此时需要通过文武在《思路》里面给出的烘烤测量正极片重量的方法来确定问题。负极作为锂离子的接受体，其可提供的嵌锂位置数量一定要大于正极提供的锂源数量，否则多余的锂就会在负极表面析出，从而形成薄薄的一层较均匀的析锂。如前所述，由于负极极片重量不能直接取电芯拆出极片的烘烤重量，故一是可以另作实验找到负极增重比例以通过电芯拆出负极片的烘烤重量推算涂布重量，二是可以对比低容与合格电芯或析锂电芯与不析锂电芯负极相对重量（满不满充无所谓，因为对比的是相对的重量），若是合格电芯负极相对重量都要偏重一些且同时低容电芯负极出现了薄薄一层负极析锂的情况，那负极过量不足的可能性就很大了。另外，正极或者负极涂布阴阳面也会造成低容，而其中又以负极单面涂布偏轻为主，因为正极即使涂布重了，虽然克发挥会降低，但总的容量不会降低反而甚至可能升高。判断阴阳面就很简单了，一面界面OK 一面析锂基本可以断定为阴阳面，如果负极工艺为错位涂布的话，直接对比烘烤后单双面相对重量比值、只要得出类似于A面比B面涂布轻了6%这样的数据就基本可以断定问题了，当然如果此次低容问题很严重，那进一步反推A/B面的实际面密度也是有必要的。（如果负极头尾都是对齐涂布的，那文武暂时找不到好的称量单面重量的方法，同时也希望有经验的朋友们赐教）

辊压会破坏材料的结构，进而影响容量的发挥。一个材料之所以会有诸如容量、电压等的性能，其分子或原子结构为根本原因。当正极辊压密度超工艺值（原因可能为辊压厚度低于工艺下限，但更可能的因素是涂布重了还继续按原辊压工艺辊压）时，其电芯拆开后正极片会很亮。若正极压实太大，卷绕后正极片易断片也会造成低容。但由于正极压死会造成极片一折就断、正极辊压本身就需

要很大的压力，所以遇到正极压死的频率较负极压死会低很多。当负极压死时，负极表面会形成一条条或者一块块的析锂（与负极过量不足时几乎覆盖整个负极表面的薄薄一层的析锂差异较大），同时电芯的保液量会明显降低。当压实进一步增加时，析锂的块状区域增加的同时、析锂的量（析锂颜色偏白的程度）也会增加，电芯表面白金两种颜色分明且很干涸，看起来甚至让人作呕。

水含量超标也会造成低容。当电芯注液前水极片水含量超标、注液手套箱露点不合格、电解液水含量超标、除气二封引入水分时，电芯都有可能低容。电芯化成时需要痕量的水分，但是当水分超过一定值时（注液前极片水含量大于250ppm，仅供参考），多余的水分会破坏SEI膜并消耗电解液中的锂盐，从而降低电芯容量。水含量超标的电芯满充负极程一小块一小块的黑褐色。

分析低容时，若已经是胸有成竹则大可随便拆几个外观不良电芯就可以基本确认问题，若是低容造成了批量损失需要详细报告、亦或低容原因是自己之前未曾见过的，则需要踏踏实实从收集制程数据、对比低容及合格电芯、改善方案提出等方面进行细致分析；特别是新确认一个自己未见过的低容情况前，一定要有重复严重实验或最起码要有制程异常数据收集作为所得结论的基础。头几次对问题细致的分析，可以帮助我们养成分析问题的思路，之后再次遇到问题时，才会游刃有余。

7、涂布关键技术-水系负极缩孔

匀浆涂布段的大大小小的异常，也都基本看遍了；曾经解决过棘手的团聚和莫名其妙的面密度一致性不良，自认为起码是入了匀浆涂布的门，总想着看看外面的世界，增长更多的见识，冲动着跑了出来，才发现一切都是幻想。

出来了才发现，原来的同事说的是那么正确，论技术、研发配置，比PBI好的也就是那几个大厂了吧。一陈不变的工艺，一目了然的异常原因，总是被设备故障捆住手脚，体制之下，想向前迈一小步都那么艰难。那么，谨以此篇，来阐述锂电行业大家最少接触、最摸不着头脑的涂布弊病——“白点”，辊压后就是黑点，这也是我两年多工作中接受的挑战性最高的一项。

现象：在电池涂布中，常呈现为似气泡状白色点状凹坑，或呈露箔状；很多人喜欢将此判断为气泡，我想说，能够被气泡（转移涂布）搞得无所适从也真是本事了。

常规思路着手：第一眼看到湿料上的凹坑的时候，我就认定了，这就是缩孔，虽然实践中没遇到过，但是理论有积累；那么结合工艺配方，以及过去解决团聚的经验，问题必定出在VGCF上。

不过，既然用了分散剂，却还是这么差，确实让人纳闷。

实验方案：作为工艺，保持配方不变来改善浆料是基本原则，如下

添加NMP类高沸点有机溶剂助水系浆料分散和改善涂布烘干效果，是比较常见的作法，其结果也验证了其工艺的可行性；但是，领导不认可，无奈，幸好，咱们是不惧艰难，迎难而上，刻苦钻研的有志好青年，查阅资料更是我的强项，so，很快就有了让人兴奋的线索。

锂电行业早年流传的关于缩孔的就两份，一份据传是ATL的，题目为《关于极片涂布时的“气泡”现象》不知真假，就是那篇用显微镜判断了缩孔是一个坑的。。。强悍吧？应该是ATL的吧

另一篇《锂离子电池负极极板花斑的刨析》，花斑是涂料中术语，与缩孔类似却不相同，有人对凹坑处也作了分析，没有异物。

但是这两份资料提供的信息都很有限，我满脑子想的就是VGCF的团聚体作为低表面张力点，导致了缩孔的产生，但是实验六，50%固含量2500mpa`s粘度，让我无力：难道真是设备能力所限（线速度也就15m/min的样子）?

一个好习惯，帮我锁定了目标：

VGCF+水+PVP+CMC，这几样刮细度便看到了缩孔，那么问题就明了了。

绝对就是VGCf的团聚造成的缩孔了？

显然问题没那么简单，从事浆料工艺的同仁基本都有一个习惯，水系浆料的粘度基本都控制在3000mpa`s之下，但是，在这里，为了减少缩孔，却必须要提高粘度；是不是完全糊涂了？

Fink和Jensen推导出，在一定条件下，缩孔由下式决定：

Q（单位时间内流量）=h(湿膜厚度)^2×△γ（表面张力梯度）/2η（涂料粘度）好了，这个公式足以证明高粘度，低表面张力的NMP，发挥作用的原因了。

但是，作为技术人员，要知道，粘度、表面张力梯度，这些都只是影响因素，而不是最根本的致病因子。

根源究竟何在？？？

在此期间，有幸发现一篇同仁的文章，很是激动，因为很少有人将涂料中缩孔的原理应用到锂电涂布中。

附上链接：https://www.wendangku.net/doc/4a13166934.html,/index.php?go=article-26.html，

所以感慨，作为电池工艺的我们，很多成熟的机理，都没有学透，还不如人家做材料的。

鉴于此，本人也曾尝试联系BTR咨询其石墨表面张力数据，回复：不测这个。。。网上有传，一般为45，想想也差不多，水是72的样子，铜箔40，究竟怎么设计浆料才能使其烘干过程表面张力梯度理想呢？这个有点难。。。

影响因素已经基本确定了，一是粘度，二是烘干，三是表面张力，

但是，最关键的，谁诱发了缩孔，依然没有任何思路。。。

如果真是VGCF，那就无力了，指望老板买设备？做梦去吧。。。NMP？循环1000周，等个一年半载吧。。。

陷入停滞阶段，又进入资料检索的循环中～

总算功夫不负有心人，上网搜索中，不经意间发现一个概念——CMC，

结合

有了新发现，

那就是胶粒！！！

不得不说，科学的力量真的是太强大了，用这个理论，就可以完美解释实验的高粘度低固含量效果更佳的结论了。

立马实验，

连续两次小试，一单一双，效果一致。

由此，我更坚定了这个理论的可靠性，当然，毕竟是个人推理，至此，电池4C 循环已经跑了300圈，直流阻抗也如理论上的略小；但是，将此应用于生产，感觉我是看不到了，遂特此将此番经历和猜想陈述于此，

论坛中有诸多研发工艺前辈，请不吝赐教，这个疑难，前后将近10余次小试，除了CMC的理论，我的能力已经到极限了，离开锂电，这也算是唯一的遗憾，不能见到它的量产效果。

锂电池知识及生产流程

锂电池知识及生产流程锂电池知识及生产流程一、锂电池基本知识锂离子电池的特点?6?1 运用于汽车领域正成为一项核心技术?6?1 优点：重量轻、储能大、功率大、无污染、也无二次污染、寿命长、自放电系数小、温度适应范围宽泛，是电动自行车、电动摩托车、电动小轿车、电动大货车等较为理想的车用动力。?6?1 缺点是价格较贵、安全性较差。不过现在已有技术开发锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂等新型材料，大大提高了锂离子电池的安全性，而且降低了成本。各类蓄电池对比（纵向对比横向）铅酸镍镉镍氢锂离子传统液态聚合物铅酸质量能量密度、体积能量密度、工作温度范围、自放电率、可靠性质量能量密度、体积能量密度、自放电率质量能量密度、体积能量密度、电压输出、自放电率质量能量密度、体积能量密度、结构特点、自放电率镍镉更好的可循环性、电压输出、价格质量能量密度、体积能量密度质量能量密度、体积能量密度、电压输出、自放电率质量能量密度、体积能量密度、结构特点、自放电率镍氢更好的可循环型、电压输出、价格工作温度范围、更好的可循环性、自放电率、可靠性质量能量密度、体积能量密度、工作温度范围、自放电率、电压输出质量能量密度、体积能量密度、结构特点、自放电率锂离子传统液态更好的可循环性、安全、价格工作温度范围、更好

的可循环性、价格、安全价格、安全、自放电率、重复循环质量能量密度、体积能量密度、结构特点、安全、价格聚合物更好的可循环性工作温度范围、更好的可循环性、价格体积能量密度、更好的可循环性、价格工作温度范围、更好的可循环性绝对优势更好的可循 环性、价格工作温度范围、价格体积能量密度质量能量密度、体积能量密度、自放电率、结构特点质量能量密度、体积能量密度、自放电率、电压输出、结构特点资料来源：陈清泉、孙立清，电动汽车的现状及发展趋势，科技导报，2005年4月，第23卷第4期锂离子电池分类锂离子电池聚合物锂离子电池(LIP) 电解质为聚合物与盐的 混合物，这种电池在常温下的离子电导率低，适于高温使用。在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂，从而提高离子电导率，使电池可在常温下使用。采用导电聚合物作为正极材料，其比能量是现有锂离子电池的3倍，是最新一代的锂离子电池。固体聚合物电解质凝胶聚合物电解质聚合物正极材料液态锂离子电池(LIB) 聚合物锂电vs.液态锂电聚合物——下一代锂离子电池?6?1 优势1：用固体电解质代替了液体电解质–具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点；–不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，由此用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而提高整个电池的比容量。?6?1 优势2：可采用高分子正

《安全管理》之聚合物锂电池的生产流程安全问题

聚合物锂电池的生产流程安全问题 在聚合物锂离子电池的生产过程中，以下一些因素必须予以注意。生产出的聚合物锂离子电池经过包装后，进行化成。化成的条件比较关键，因为它涉及SEI膜的形成，以防止负极自发与电解液发生反应；同时，也可以使活性物质与电解质之间有良好的接触。一般而言，每一个生产厂家有自己的化成条件。 聚合物锂离子电池/原材料 1 对于负极而言，除了使用溶于有机溶剂的聚合物作为黏合剂外，也可以使用溶于水溶液的聚合物作为黏合剂。图5为一种可溶于水的黏合剂聚（丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵）（AMAC）的结构示意图。它与聚偏氟乙烯相比，具有一定的优越性，有利于在负极表面形成导电性更高的SEI膜，有机电解液的渗透性更好。2 导电剂的分散尽管不是重要方面，但也不可忽视。前面已经讲述了导电剂的分散情况对于负极材料的影响，对于正极材料而言也起同样作用，影响正极容量的发挥和电池的倍率性能。例如对于LiMn2O4而言，采用新型的工艺比传统的工艺更能保证导电剂分散均匀，极化低，容量高，倍率性能好。不同工艺制备的LiMn2O4正极极片的容量与放电倍率的关系。3 正极和负极的比例对于不同的原材料而言也是不一样的。例如，对于天然石墨//LiFePO4而言，后者的容量应该等于天然石墨的容量与SEI膜形成所需要的电荷之和。另外，电极的厚度根据不同的材料，也有不同要求。4 目前商品用的聚合物锂离子电池基本上还是使用LiFP6的碳酸酯溶液作为增塑剂，在较高的温度（80~100℃）下，在微量水分或醇的引发下发生分解，并产生一些有毒的烷基氟化磷酸酯。该热分解在路易斯酸或锂和金属的复合氧化物的作用下受到抑制。5

锂离子电池工艺流程

锂离子电池工艺流程 正极混料 ●原料的掺和： （1）粘合剂的溶解（按标准浓度）及热处理。 （2）钴酸锂和导电剂球磨：使粉料初步混合，钴酸锂和导电剂粘合在一起，提高团聚作用和的导电性。配成浆料后不会单独分布于粘合剂中，球磨时间一般为2小时左右；为避免混入杂质，通常使用玛瑙球作为球磨介子。 ●干粉的分散、浸湿： （1）原理：固体粉末放置在空气中，随着时间的推移，将会吸附部分空气在固体的表面上，液体粘合剂加入后，液体与气体开始争夺固体表面；如果固体与气体吸附力比与液体的吸附力强，液体不能浸湿固体；如果固体与液体吸附力比与气体的吸附力强，液体可以浸湿固体，将气体挤出。 当润湿角≤90度，固体浸湿。 当润湿角＞90度，固体不浸湿。 正极材料中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿，所以正极粉料分散相对容易。 （2）分散方法对分散的影响： A、静置法（时间长，效果差，但不损伤材料的原

有结构）； B、搅拌法；自转或自转加公转（时间短，效果佳，但有可能损伤个别 材料的自身结构）。 1、搅拌桨对分散速度的影响。搅拌桨大致包括蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等。一般蛇形、蝶形、桨型搅拌桨用来对付分散难度大的材料或配料的初始阶段；球形、齿轮形用于分散难度较低的状态，效果佳。 2、搅拌速度对分散速度的影响。一般说来搅拌速度越高，分散速度越快，但对材料自身结构和对设备的损伤就越大。 3、浓度对分散速度的影响。通常情况下浆料浓度越小，分散速度越快，但太稀将导致材料的浪费和浆料沉淀的加重。 4、浓度对粘结强度的影响。浓度越大，柔制强度越大，粘接强度 越大；浓度越低，粘接强度越小。 5、真空度对分散速度的影响。高真空度有利于材料缝隙和表面的气体排出，降低液体吸附难度；材料在完全失重或重力减小的情况下分散均匀的难度将大大降低。

(完整版)锂电池英文生产流程

Mixing(配料) Mix solvent and bound separately with positive and negative active materials. Make into positive and negative pasty materials after stirring at high speed till uniformity. Coating（涂布） Now, we are in coating line. We use back reverse coating. This is the slurry-mixing tank. The anode（Cathode）slurry is introduced to the coating header by pneumaticity from the mixing tank. The slurry is coated uniformly on the copper foil, then the solvent is evaporated in this oven. （下面的依据情况而定）There are four temperature zones, they are independently controlled. Zone one sets at 55 degree C, zone two sets at 65 degree C, zone three sets at 80 degree C, zone four sets at 60 degree C. The speed of coating is 4 meters per minute. You see the slurry is dried. The electrode is wound to be a big roll and put into the oven. The time is more than 2 hours and temperature is set at 60 degree C. Throughout the coating, we use micrometer to measure the electrode thickness per about 15 minutes. We do this in order to keep the best consistency of the electrode. Vocabulary: coating line 涂布车间back reverse coating 辊涂coating header 涂布机头 Al/copper foil 铝/铜箔degree C 摄氏度temperature zones 温区 wind to be a（big）roll 收卷evenly/uniformly 均匀oven 烘箱 evaporate 蒸发electrode 极片 Cutting Cut a roll of positive and negative sheet into smaller sheets according to battery specification and punching request. Pressing Press the above positive and negative sheets till they become flat. Punching Punching sheets into electrodes according to battery specification, Electrode After coating we compress the electrode with this cylindering machine at about 7meters per minute. Before compress we clean the electrode with vacuum and brush to eliminate any particles. Then the compressed electrode is wound to a big roll. We use micrometer to measure the compressed electrode thickness every 10 minutes. After compressing we cut the web into large pieces. We tape the cathode edge to prevent any possible internal short. The large electrode with edge taped is slit into smaller pieces. This is ultrasonic process that aluminum tabs are welded onto cathodes using ultrasonic weld machine. We tape the weld section to prevent any possible internal short. And finally, we clean the finished electrodes with vacuum and brush. Vocabulary: cylindering 柱形辊压vacuum 真空particle 颗粒 wound 旋紧卷绕micrometer 千分尺internal short 内部短路 slit 分切ultrasonic 超声波weld 焊接

锂离子电池原理及生产工艺流程

锂离子电池原理及工艺流程 一、原理 1.0 正极构造 LiCoO2(钴酸锂)+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。 正极上发生的反应为 LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(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

1.正负极配方 1.1正极配方（LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔） 正极） (10μm):93.5% LiCoO 2 其它：6.5% 如Super-P:4.0% PVDF761:2.5% NMP（增加粘结性）:固体物质的重量比约为810:1496 a)正极黏度控制6000cps(温度25转子3)； b)NMP重量须适当调节，达到黏度要求为宜； c)特别注意温度湿度对黏度的影响 ●钴酸锂：正极活性物质，锂离子源，为电池提高锂源。 钴酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为6-8 μm，含水量≤0.2%，通常为碱性，PH值为10-11左右。 锰酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为5-7 μm，含水量≤0.2%，通常为弱碱性，PH值为8左右。 ●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。 非极性物质，葡萄链状物，含水量3-6%，吸油值~300，粒径一般为2-5 μm；主要有普通碳黑、超导碳黑、石墨乳等，在大批量应用时一般选择超导碳黑和石墨乳复配；通常为中性。 ●PVDF粘合剂：将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。 非极性物质，链状物，分子量从300，000到3，000，000不等；吸水后分子量下降，粘性变差。 ●NMP：弱极性液体，用来溶解/溶胀PVDF，同时用来稀释浆料。 ●正极引线：由铝箔或铝带制成。 1.2负极配方（石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体（铜 箔）负极） 负极材料：94.5% Super-P:1.0% SBR:2.25% CMC:2.25% 水：固体物质的重量比为1600:1417.5

揭秘!锂电池制造工艺设计全解析

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 揭秘!锂电池制造工艺设计全解析 WORD 格式-可编辑揭秘！锂电池制造工艺全解析锂电池结构锂离子电池构成主要由正极、负极、非水电解质和隔膜四部分组成。 目前市场上采用较多的锂电池主要为磷酸铁锂电池和三元锂电池，二者正极原材料差异较大，生产工艺流程比较接近但工艺参数需变化巨大。 若磷酸铁锂全面更换为三元材料，旧产线的整改效果不佳。 对于电池厂家而言，需要对产线上的设备大面积进行更换。 锂电池制造工艺锂电池的生产工艺比较复杂，主要生产工艺流程主要涵盖电极制作的搅拌涂布阶段（前段）、电芯合成的卷绕注液阶段（中段），以及化成封装的包装检测阶段（后段），价值量（采购金额）占比约为（35~40%）:（30~35）%:（30~35）%。 差异主要来自于设备供应商不同、进口/国产比例差异等，工艺流程基本一致，价值量占比有偏差但总体符合该比例。 专业知识--整理分享 1/ 7

WORD 格式-可编辑锂电生产前段工序对应的锂电设备主要包括真空搅拌机、涂布机、辊压机等；中段工序主要包括模切机、卷绕机、叠片机、注液机等；后段工序则包括化成机、分容检测设备、过程仓储物流自动化等。 除此之外，电池组的生产还需要 Pack 自动化设备。 锂电前段生产工艺锂电池前端工艺的结果是将锂电池正负极片制备完成，其第一道工序是搅拌，即将正、负极固态电池材料混合均匀后加入溶剂，通过真空搅拌机搅拌成浆状。 配料的搅拌是锂电后续工艺的基础，高质量搅拌是后续涂布、辊压工艺高质量完成的基础。 涂布和辊压工艺之后是分切，即对涂布进行分切工艺处理。 如若分切过程中产生毛刺则后续装配、注电解液等程序、甚至是电池使用过程中出现安全隐患。 因此锂电生产过程中的前端设备，如搅拌机、涂布机、辊压机、分条机等是电池制造的核心机器，关乎整条生产线的质量，因此前端设备的价值量（金额）占整条锂电自动化生产线的比例最高，约35%。 锂电中段工艺流程锂电池制造过程中，中段工艺主要是完成电池的成型，主要工艺流程包括制片、极片卷绕、模切、电芯卷绕成型和叠片成型等，是当前国内设备厂商竞争比较激烈的一个领域，占锂电池生产线价值量约 30%。 目前动力锂电池的电芯制造工艺主要有卷绕和叠片两种，对应的

锂电池知识及生产流程word版

锂电池知识及生产流程 第一编 一、锂电池基本知识 1、锂离子电池的特点 1.1运用于汽车领域正成为一项核心技术 1.2优点：重量轻、储能大、功率大、无污染、也无二次污染、寿命长、自放电系数小、温度适应围宽泛，是电动自行车、电动摩托车、电动小轿车、电动大货车等较为理想的车用动力。 1.3缺点是价格较贵、安全性较差。不过现在已有技术开发锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂等新型材料，大大提高了锂离子电池的安全性，而且降低了成本。 二、各类蓄电池对比（纵向对比横向）

资料来源：清泉、立清，电动汽车的现状及发展趋势，科技导报，2005年4月，第23卷第4期 三、锂离子电池分类 四、聚合物锂电VS 液态锂电 4.1聚合物——下一代锂离子电池 优势1：用固体电解质代替了液体电解质 锂 离子 聚 合物 更好的可循 环性 工作温度围、更 好的可循环性、价 格 体积能量密度、 更好的可循环 性、价格 工作温度围、更好 的可循环性 绝 对 优 势 更好的可循 环性、价格 工作温度围、价 格 体积能量密度 质量能量密度、体积 能量密度、自放电率、 结构特点 质量能量密度、体积 能量密度、自放电率、 电压输出、结构特点

– 具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点； – 不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，由此用铝塑复合薄膜制造电池外壳， 从而提高整个电池的比容量。 优势2：可采用高分子正极材料 – 其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50％以上。 优势3：在工作电压、充放电循环寿命等方面都比锂离子电池有所提 高。 劣势：工作温度、循环性能上需要突破 五、锂离子电池产业链分析 5.1最上游：矿资源 5.1.1最上游是矿资源，包括钴、镍、锰、磷、铁、锂及各种化 合物。目前，钴和锂用量最大。 5.1.2国钴生产领头企业有金川、华友、嘉利柯和优美科四家 ，年产量都在 1500吨以上，国金属钴储量极少，目前约 80%的金属钴靠进口。 5.1.3锂资源在中国储量相对丰富，仅次于智利、阿根廷。国 资源目前主要被、矿业掌控，并同时生产工 业级碳酸锂。而电池级碳酸锂则由天齐锂业、尼科国润供 应，其中天齐锂业技术最成熟，是行业标准制定者，约占 国60%的市场份额，并且有部分出口。

揭秘锂电池制造工艺标准全解析

揭秘！锂电池制造工艺全解析 锂电池结构 锂离子电池构成主要由正极、负极、非水电解质和隔膜四部分组成。目前市场上采用较多的锂电池主要为磷酸铁锂电池和三元锂电池，二者正极原材料差异较大，生产工艺流程比较接近但工艺参数需变化巨大。若磷酸铁锂全面更换为三元材料，旧产线的整改效果不佳。对于电池厂家而言，需要对产线上的设备大面积进行更换。

锂电池制造工艺 锂电池的生产工艺比较复杂，主要生产工艺流程主要涵盖电极制作的搅拌涂布阶段（前段）、电芯合成的卷绕注液阶段（中段），以及化成封装的包装检测阶段（后段），价值量（采购金额）占比约为（35~40%）:（30~35）%:（30~35）%。差异主要来自于设备供应商不同、进口/国产比例差异等，工艺流程基本一致，价值量占比有偏差但总体符合该比例。 锂电生产前段工序对应的锂电设备主要包括真空搅拌机、涂布机、辊压机等；中段工序主要包括模切机、卷绕机、叠片机、注液机等；后段工序则包括化成机、分容检测设备、过程仓储物流自动化等。除此之外，电池组的生产还需要Pack 自动化设备。 锂电前段生产工艺 锂电池前端工艺的结果是将锂电池正负极片制备完成，其第一道工序是搅拌，即将正、负极固态电池材料混合均匀后加入溶剂，通过真空搅拌机搅拌成浆状。配料的搅拌是锂电后续工艺的基础，高质量搅拌是后续涂布、辊压工艺高质量完成的基础。 涂布和辊压工艺之后是分切，即对涂布进行分切工艺处理。如若分切过程中产生毛刺则后续装配、注电解液等程序、甚至是电池使用过程中出现安全隐患。因此锂电生产过程中的前端设备，如搅拌机、涂布机、辊压机、分条机等是电池制造的核心机器，关乎整条生产线的质量，因此前端设备的价值量（金额）占整条锂电自动化生产线的比例最高，约35%。

锂电池生产工艺分析

锂电池生产工艺分析 关于循环不合格的分析 一、正负极活性材料的物化结构性质的影响 正负极活性材料的物化结构性质对锂离子的嵌入和脱嵌有决定性的影响，因而影响电池的循环寿命。正负极活性材料的结构是主要的影响因素，使用容易脱嵌的活性材料充放电循环时，活性材料的结构变化较小，而且这种微小变化是可逆的，因而有利于延长充放电循环寿命。 1、材料在充放电过程中的结构稳定性 材料在充放电过程中的结构稳定性有利于提高其充放循环性能。如尖晶石材料LiXMn2O4，具有优越的循环性能，其主要原因之一便是在锂离子的嵌入和胶出过程中，单元晶胞膨胀、收缩率小于1%，即体积变化小;LiXMn2O4(X大于等于1)电极 在充放过程中容量损失严重，主要是因为在充放电过程中，其颗粒表面发生Jahn-Teller畸变效应，单元晶胞膨胀严重，使结构完整性破坏。对材料进行适当的离 子掺杂可有效提高材料的结构稳定性。如对尖晶石结构LiXMn2O4进行适量的钴(Co)掺杂，因钴使该材料的晶格参数变小，在循规蹈矩环过程中晶体结构趋于稳定，从而有效改善了其循环稳定性。 2、活性材料的料度分布及大小影响 活性材料的粒度对其循环性能影响很大。研究表明:活性材料的粒度在一定范 围与材料的循环性能正相关;活性材料的粒度分布越宽，其循环性能就越差，因为当粒度分布较宽时，其孔隙度差，从而影响其对电解液的毛细管作用而使阻抗表现较大，当充电到极限电位时，大颗粒表面的锂离子会过度脱嵌而破坏其层状结构，而不利于循环性能。 3、层状结构的取向性及厚度的影响

具有高度取向性和高度层状有序结构且层状结构较厚的材料，因锂离子插入的方向性强，使用其大电流充电放循环时性能不佳，而对于一些具有无序性层状结构(混层结构)或层结构较薄的材料，由于其锂离子脱嵌速率快，且锂脱嵌引起的体积变化较小，因而其充放循环过程中容降率较小，且耐老化。 4、电极材料的表面结构和性质的影响 改善电极材料的表面结构和性质可有效抑制有机溶剂的共插入及其与电解液间的不良反应，如在石黑表面包覆一层有机聚合物热解碳，在一些正极活性材料如LiCOO2，LiC0XNi1-XO2等表层涂覆一层玻璃态复合氧化物如 LiO-Al2O3-SiO2，Li2O-2B2O3等可显著改善材料的充放电循环性能及电池的安全性。 二、电极涂层粘结强度的影响 正负极涂层的粘结强度足够高时，可防止充放循环过程中正负极优其是负极的粉化脱落或涂层因过度膨胀收缩而剥离基片，降低循环容降率 ;反之，如果粘结强度达不到要求，则随循环次数的增加，因涂层剥离程度加重而使电池内阻抗不断增大，循环容量下降加剧。具体说来，包括以下几方面的因素。 1、胶粘剂的材料选择 目前常用的粘合剂为水溶性有机氟粘合剂(PVDF，PTFE等)，其粘结强度受物理化学性能参数如分子量、热稳定性、热收缩率、电阻率、熔融及软化温度以及在溶剂中的溶胀饱合度、化学稳定性等的影响;此外，正极和负极所用的粘结剂及溶剂均要非常纯，以免因杂质存在而使电极中的粘结剂氧化和老化，从而降低电池的循环性能。 2、胶粘剂的配制 选用合适的粘合剂与溶剂相互作用后形成胶粘剂，它对涂膜有较强的附着力，但要注意配制时的温度、各组分间的比例，即配即用，不宜久放，涂好的极片也不

动力电池pack生产工艺流程

动力电池pack生产工艺流程_动力电池PACK四大工艺介绍 2018-04-17 17:13 ? 885次阅读 动力电池PACK四大工艺 1、装配工艺 动力电池PACK一般都由五大系统构成。 那这五大系统是如何组装到一起，构成一个完整的且机械强度可靠的电池PACK呢？靠的就是装配工艺。 PACK的装配工艺其实是有点类似传统燃油汽车的发动机装配工艺。 通过螺栓、螺帽、扎带、卡箍、线束抛钉等连接件将五大系统连接到一起，构成一个总成。

2、气密性检测工艺 动力电池PACK一般安装在新能源汽车座椅下方或者后备箱下方，直接是与外界接触的。当高压电一旦与水接触，通过常识你就可以想象事情的后果。因此当新能源汽车涉水时，就需要电池PACK有很好的密封性。 动力电池PACK制造过程中的气密性检测分为两个环节： 1）热管理系统级的气密性检测； 2）PACK级的气密性检测； 国际电工委员会（IEC）起草的防护等级系统中规定，动力电池PACK 必须要达到IP67等级。

2017年4月份的上海车展，上汽乘用车就秀出了自己牛逼的高等级气密性防护技术。将充电状态下的整个PACK放到金鱼缸中浸泡7天，金鱼完好无损，且PACK内未进水。 3、软件刷写工艺 没有软件的动力电池PACK，是没有灵魂的。 软件刷写也叫软件烧录，或者软件灌装。 软件刷写工艺就是将BMS控制策略以代码的形式刷入到BMS中的CMU和BMU中，以在电池测试和使用过程中将采集的电池状态信息数据，由电子控制单元进行数据处理和分析，然后根据分析结果对系统内的相关功能模块发出控制指令，最终向外界传递信息。

4、电性能检测工艺 电性能检测工艺是在上述三个工艺完成后，即产品下线之前必做的检测工艺。 电性能检测分三个环节： 1）静态测试： 绝缘检测、充电状态检测、快慢充测试等； 2）动态测试； 通过恒定的大电流实现动力电池容量、能量、电池组一致性等参数的评价。 3）SOC调整； 将电池PACK的SOC调整到出厂的SOC SOC：StateOfCharge，通俗的将就是电池的剩余电量。 关于电池PACK的电性能检测参数，每个公司其实都有自己定义的标准，都不一样。但是国家对于新能源汽车动力的电性能要求是有规定的，国标如下： 《GB/T31484-2015电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》《GB/T31486-2015电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》

铅酸蓄电池制造工艺流程(精)

铅酸蓄电池制造工艺流程 1、极板的制造 包括：铅粉制造、板栅铸造、极板制造、极板化成等。 ⑴铅粉制造设备铸粒机或切段机、铅粉机及运输储存系统；⑵板栅铸造设备熔铅炉、铸板机及各种模具； ⑶极板制造设备和膏机、涂片机、表面干燥、固化干燥系统等；⑷极板化成设备充放电机； ⑸水冷化成及环保设备。 2、装配电池设备 汽车蓄电池、摩托车蓄电池、电动车蓄电池、大中小型阀控密封式蓄电池装配线、电池检测设备(各种电池性能检测)。 ⑴典型铅酸蓄电池工艺过程概述 铅酸蓄电池主要由电池槽、电池盖、正负极板、稀硫酸电解液、隔板及附件构成。 ⑵工艺制造简述如下 铅粉制造：将1#电解铅用专用设备铅粉机通过氧化筛选制成符合要求的铅粉。板栅铸造：将铅锑合金、铅钙合金或其他合金铅通常用重力铸造的方式铸造成符合要求的不同类型各种板板栅。 极板制造：用铅粉和稀硫酸及添加剂混合后涂抹于板栅表面再进行干燥固化即是生极板。 极板化成：正、负极板在直流电的作用下与稀硫酸的通过氧化还原反 应生产氧化铅，再通过清洗、干燥即是可用于电池装配所用正负极板。装配电池：将不同型号不同片数极板根据不同的需要组装成各种不同类型的蓄电池。3、板栅铸造简介 板栅是活性物质的载体，也是导电的集流体。普通开口蓄电池板栅一般用铅锑合金铸造，免维护蓄电池板栅一般用低锑合金或铅钙合金铸造，而密封阀控铅酸蓄电池板栅一般用铅钙合金铸造。 第一步：根据电池类型确定合金铅型号放入铅炉内加热熔化，达到工艺要求后将铅液铸入金属模具内，冷却后出模经过修整码放。 第二步：修整后的板栅经过一定的时效后即可转入下道工序。板栅主要控制参数：板栅质量；板栅厚度；板栅完整程度；板栅几何尺寸等； 4、铅粉制造简介 铅粉制造有岛津法和巴顿法，其结果均是将1#电解铅加工成符合蓄电池生产工艺要求的铅粉。铅粉的主要成份是氧化铅和金属铅，铅粉的质量与所制造的质量有非常密切的关系。在我国多用岛津法生产铅粉，而在欧美多用巴顿法生产铅粉。

(完整版)锂电池英文生产流程.docx

Mix solvent and bound separately with positive and negative active materials. Make into positive and negative pasty materials after stirring at high speed till uniformity. Coating （涂布） Now, we are in coating line. We use back reverse coating. This is the slurry-mixing tank. The anode（ Cathode） slurry is introduced to the coating header by pneumaticity from the mixing tank. The slurry is coated uniformly on the copper foil, then the solvent is evaporated in this oven. （下面的依据情况而定） There are four temperature zones, they are independently controlled. Zone one sets at 55 degree C, zone two sets at 65 degree C, zone three sets at 80 degree C, zone four sets at 60 degree C. The speed of coating is 4 meters per minute. You see the slurry is dried. The electrode is wound to be a big roll and put into the oven. The time is more than 2 hours and temperature is set at 60 degree C. Throughout the coating, we use micrometer to measure the electrode thickness per about 15 minutes. We do this in order to keep the best consistency of the electrode. Vocabulary: coating line涂布车间Al/copper foil铝/铜箔wind to be a （ big ） roll evaporate 蒸发 back reverse coating辊涂 degree C 摄氏度 收卷evenly/uniformly均匀 electrode 极片 Cutting coating header 涂布机头 temperature zones 温区 oven 烘箱 Cut a roll of positive and negative sheet into smaller sheets according to battery specification and punching request. Pressing Press the above positive and negative sheets till they become flat. Punching Punching sheets into electrodes according to battery specification, Electrode After coating we compress the electrode with this cylindering machine at about 7meters per minute. Before compress we clean the electrode with vacuum and brush to eliminate any particles. Then the compressed electrode is wound to a big roll. We use micrometer to measure the compressed electrode thickness every 10 minutes. After compressing we cut the web into large pieces. We tape the cathode edge to prevent any possible internal short. The large electrode with edge taped is slit into smaller pieces. This is ultrasonic process that aluminum tabs are welded onto cathodes using ultrasonic weld machine. We tape the weld section to prevent any possible internal short. And finally, we clean the finished electrodes with vacuum and brush. Vocabulary: cylindering柱形辊压wound旋紧卷绕vacuum 真空 micrometer 千分尺 particle颗粒 internal short 内部短路 slit分切ultrasonic超声波weld焊接

锂离子电池生产工艺

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 (2) 2.2电池的工作原理 (3) 2.3电池的制备工艺设计 (3) 2.3.1制片车间的工艺设计 (3) 2.3.2装配车间的工艺设计 (6) 2.3.3化成车间工艺设计 (7) 2.3.4包装车间工艺设计 (9) 2.4厂房设计 (9) 3．经济效益 (10) 4．对本设计的评述 (11) 参考文献 (12)

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 作为正极材料。其理论容量为274mAh/g，实际容量为140mAh/g左右，也有LiCoO 2 作为正极材料的18650锂电报道实际容量已达155mAh/g。本设计拟通过以LiCoO 2 池电芯器件作为模型，从原料选择、设计原理、制备工艺、封装条件、工作情况等方面进行系统调研，并设计出相应的电池器件。设计者将通过查阅资料、课题讨论、技术交流等方式，逐渐设计出合理、科学的18650锂电池电芯，培养初步的科研思维和科研能力；通过这一综合训练，使我对实际的新能源产品有初步的、

锂离子电池工作原理

1 锂离子电池基础知识 锂是锂离子电池的核心，它是最轻的金属元素，金属锂的比重只有水的一半，铝是较轻的金属，锂的比重只有铝的五分之一。锂的电负性是所有金属中最负的，锂离子的还原电位高达-3V。根据计算，1克锂转化为锂离子时所能得到的电荷数为3860mAh，加之它的大于3V的工作电压，锂作为电池的负极材料当之无愧轻量级的大力士。 早期负极为金属锂的“锂电池”，但金属锂的化学活性太大，充电时产生的枝晶会使电池短路，目前尚未真正解决其安全问题。经过长期的探索、研究，发现锂可与许多金属形成合金，其活性要小许多，更奇妙的是锂可以在许多层状结构的物质中可逆地嵌入和脱出。锂以这些材料为载体就安全多了。 锂离子电池的未来将发展新的正负极材料，如部分动力电池：负极LiC+正极LiMn2O4锂聚合物电池。在正、负电极粘结剂、电解质三者中任何一种使用高分子聚合物的锂离子电池就可以成为锂聚合物电池。现在常见的是使用高分子胶体取代常规液体电解质的锂聚合物电池。 1.1锂离子电池简介 ?正极采用锂化合物Li X CoO2、Li X NiO2、LiFePO4或Li X MnO2 ?负极采用锂-碳层间化合物Li X C6。 ?电解质为溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6等有机溶液。 充电池时，此时正极上的电子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。Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态。 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。 离子电池又称为“摇椅电池”，是指以可供锂离子嵌入脱嵌的物质作为正、负极的二次电池。电解质一般采用溶解有锂盐的有机溶液，根据所用电解质的状态，可分为液态锂离子电池、聚合物锂离子电池和全固态锂离子电池。 1.2锂离子电池的工作原理 (1) 锂离子电池电化学反应机理 一个锂离子电池主要由正极、负极、电解液及隔膜组成，外加正负极引线，安全阀，PTC（正温度控制端子），电池壳等。虽然锂离子电池种类繁多，但其工作原理大致相同。充电时，锂离子从正极材料中脱嵌，经过隔膜和电解液，嵌入到负极材料中，放电以相反过程进行。以典型的液态锂离子为例，当以石墨为负极材料，以LiCoO2为正极材料时，其充放电原理为：?正极反应：LiCoO2== Li1-x CoO2 + xLi+ + xe- ?负极反应：6C + xLi+ + xe- == Li x C6 ?电池总反应：LiCoO2 + 6C ==Li1-x CoO2 + Li x C6 ?放电时发生上述反应的逆反应。 充电时，Li+从LiCoO2中发生脱嵌，释放一个电子，C3+被氧化为C4 +，与此同时，Li+经过隔膜和电解液迁移到负极石墨表面，进而插入到石墨结构中，石墨结构同时得到一个电子，形成锂—碳层间化合物Li x C6，放电时过程则相反，Li+从石墨结构脱插，嵌入到正极LiCoO2中。（2）锂离子电池的优点 ①能量密度高，输出功率大。 ②平均输出电压高(约3.6V)，为Ni-Cd、Ni-MH电池的三倍。 ③工作温度范围宽，一般能在-20-45℃，期望值为-40-70℃。

电池片生产工艺流程

电池片生产工艺流程 一、制绒 a.目的 在硅片的表面形成坑凹状表面，减少电池片的反射的太阳光，增加二次反射的面积。一般情况下，用碱处理是为了得到金字塔状绒面；用酸处理是为了得到虫孔状绒面。不管是哪种绒面，都可以提高硅片的陷光作用。 b.流程 1.常规条件下，硅与单纯的HF、HNO3（硅表面会被钝化，二氧化硅与HNO3 不反应）认为是不反应的。但在两种混合酸的体系中，硅则可以与溶液进行持续的反应。 硅的氧化 硝酸/亚硝酸（HNO2）将硅氧化成二氧化硅（主要是亚硝酸将硅氧化） Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O (慢反应) 3Si+4HNO3=3SiO2+4NO+2H2O (慢反应) 二氧化氮、一氧化氮与水反应，生成亚硝酸，亚硝酸很快地将硅氧化成二氧化硅。 2NO2+H2O=HNO2+HNO3 (快反应) Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O (快反应)（第一步的主反应） 4HNO3+NO+H2O=6HNO2(快反应) 只要有少量的二氧化氮生成，就会和水反应变成亚硝酸，只要少量的一氧化氮生成，就会和硝酸、水反应很快地生成亚硝酸，亚硝酸会很快的将硅氧化，生成一氧化氮，一氧化氮又与硝酸、水反应，这样一系列化学反应最终的结果是造成硅的表面被快速氧化，硝酸被还原成氮氧化物。 二氧化硅的溶解 SiO2+4HF=SiF4+2H2O(四氟化硅是气体) SiF4+2HF=H2SiF6 总反应 SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O 最终反应掉的硅以氟硅酸的形式进入溶液。

2.清水冲洗 3.硅片经过碱液腐蚀（氢氧化钠/氢氧化钾），腐蚀掉硅片经酸液腐蚀后的 多孔硅 4.硅片经HF 、HCl 冲洗，中和碱液，如不清洗硅片表面残留的碱液，在烘 干后硅片的表面会有结晶 5.水冲洗表面，洗掉酸液 c.注意 制绒后的面相对于未制绒的面来说比较暗淡 d.现场图 奥特斯维电池厂采用RENA 的设备。 二、扩散 a.目的 提供P-N 结，POCl 3是目前磷扩散用得较多的一种杂质源。POCl 3液态源扩散方法具有生产效率较高，得到PN 结均匀、平整和扩散层表面良好等优点。 b.原理 POCl 3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl 5）和五氧化二磷（P 2O 5），其反应式如下： 5253O P 3PCl C 6005POCl +????→??> 但在有外来O 2存在的情况下，PCl 5会进一步分解成P 2O 5并放出氯气（Cl 2）