锂离子电池制造工艺.pptx

锂离子电池制造工艺

汇报人：

2024-01-29

锂离子电池概述

原材料选择与准备

电极制备工艺

电池组装工艺流程

锂离子电池性能评估与优化

生产设备选型与布局规划

环保法规遵守与废弃物处理方案

contents

目

录

01

锂离子电池概述

锂离子电池是一种由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

自1990年代初期开始商业化以来，锂离子电池在能量密度、功率密度和循环寿命等方面不断取得进步，成为目前最广泛使用的可充电电池之一。

发展历程

定义

结构组成

主要包括正极、负极、隔膜和电解液四个部分。其中，正负极材料是影响电池性能的关键因素。

工作原理

在充放电过程中，锂离子通过电解液在正负极之间往返迁移，实现化学能与电能的相互转换。

广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车、储能系统等领域。随着技术进步和产业升级，其应用领域不断拓展。

应用领域

随着全球能源转型和环保意识的提高，锂离子电池市场需求持续增长。未来，随着新材料、新工艺的不断涌现，锂离子电池的性能将进一步提升，成本将持续降低，市场前景广阔。

市场前景

02

原材料选择与准备

具有高能量密度和良好的电化学性能，但价格较高且资源有限。

锂钴氧化物

锂铁磷酸盐

三元材料

热稳定性好，安全性高，成本相对较低，但能量密度逊于锂钴氧化物。

结合了锂钴氧化物和锂铁磷酸盐的优点，具有较高的能量密度和良好的循环性能。

03

02

01

是最常用的负极材料，具有良好的导电性和层状结构，可容纳锂离子的嵌入和脱出。

石墨

具有较高的理论比容量，但循环过程中体积变化大，易导致电极结构破坏。

硅基负极材料

具有优异的循环稳定性和安全性，但比容量较低。

钛酸锂

有机电解液

由有机溶剂、锂盐和添加剂组成，需满足高电压、高能量密度电池的要求。

离子液体电解液

具有高温稳定性、不燃爆等优点，但粘度大、电导率低，需改进以满足实用要求。

固态电解质

具有高安全性和长寿命优势，但界面电阻大、制备工艺复杂。

具有良好的机械强度、化学稳定性和较低的成本，是目前最常用的隔膜材料。

聚烯烃隔膜

具有较高的热稳定性和安全性，但厚度较大、孔隙率较低，影响电池能量密度。

陶瓷隔膜

结合了聚烯烃隔膜和陶瓷隔膜的优点，具有优异的综合性能。

复合隔膜

03

电极制备工艺

搅拌技术

采用高效搅拌设备，将活性物质、导电剂、粘结剂等按一定比例混合均匀，形成电极浆料。搅拌过程中需控制温度、时间和搅拌速度，确保浆料的一致性和稳定性。

涂布技术

将电极浆料均匀涂布在集流体（如铜箔、铝箔）上，形成电极片。涂布方式有刮刀涂布、辊涂、喷涂等，需根据电极材料特性和电池性能要求选择合适的涂布工艺。

压片技术

通过压片机对涂布后的电极片进行压实，提高电极片的密度和一致性，减少电池内阻。压片过程中需控制压力、温度和时间等参数，避免电极材料结构破坏。

分切技术

将压实后的电极片按照设计要求进行分切，得到所需尺寸和形状的电极片。分切过程中需保证电极片的平整度和边缘光滑度，避免毛刺和裂纹等缺陷。

通过干燥设备将电极片中的水分和有机溶剂挥发掉，提高电极片的稳定性和一致性。干燥过程中需控制温度、湿度和时间等参数，避免电极材料开裂或变形。

干燥过程

对干燥后的电极片进行高温处理，使电极材料中的粘结剂固化，提高电极片的机械强度和导电性能。热处理过程中需控制温度、时间和气氛等参数，确保电极材料的结构和性能稳定。

热处理过程

物理性能检测

01

包括电极片的厚度、密度、硬度等物理性能的测量，以评估电极制备工艺的稳定性和一致性。

化学性能检测

02

通过化学分析方法检测电极材料中活性物质的含量、杂质元素的含量等，以确保电极材料的纯度和质量。

电化学性能检测

03

采用电化学测试方法如循环伏安法、交流阻抗法等，评估电极材料的电化学性能和电池性能。这些测试可以揭示电极材料的容量、倍率性能、循环稳定性等重要指标。

04

电池组装工艺流程

优点

工艺简单，生产效率高，适用于大规模生产。

缺点

对组件的一致性要求较高，容易出现对齐不良等问题。

电池内阻小，能量密度高，适用于对电池性能要求较高的场合。

优点

工艺较复杂，生产效率相对较低。

缺点

激光焊接技术是一种高效、精确的焊接方法，被广泛应用于锂离子电池的组装过程中。

在电池组装中，激光焊接主要用于连接电池的正负极耳、安全阀等部件。

优点：焊接速度快，热影响区小，焊接质量稳定可靠。

封口

采用激光焊接或超声波焊接等方法将电池密封，确保电池的安全性和稳定性。

注液

将电解液注入到电池芯体中，保证电池的正常工作。

检测

对组装完成的电池进行各项性能检测，如电压、内阻、容量等，确保电池质量符合标准。

05

锂离子电池性能评估与优化

03

荷电保持能力测试

在规定条件下放置一段时间后，测量电池剩余电量，评估电池自放电程