锂离子电池PACK工艺培训资料.ppt

电池PACK工艺培训资料,编制:中宇锂电（刘） QQ：393638291,本培训资料包括以下内容,一.锂离子电池基本知识简介 二.锂离子电池充、放电的特性 三.PACK工艺介绍,一.锂离子电池基本知识简介,1.锂离子电池的广泛用途,发展高科技的目的是为了使其更好的服务于人类。锂离子电池自1990年问世以来，因其卓越的性能得到了迅猛的发展，并广泛地应用于社会。锂离子电池以其它电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域，象大家熟知的移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等等，且越来越多的国家将该电池应用于军事用途。应用表明，锂离子电池是一种理想的小型绿色电源。,锂离子电池已经快速成为便携式设备的标准电源；锂离子电池能提供和镍氢电池一样的能量，但在重量方面则可减少大约35%，这对于象摄像机和笔记本电脑之类的用电设备来说是至关重要的。锂离子电池完全没有“记忆效应”和不含有有毒物质的优点也是使它成为标准电源的重要因素。,应用范围：,摄像机 移动电话 笔记本电脑 Personal digital assistants (PDA) 各种便携电子设备,2.什么是锂离子电池?,锂电池的负极材料是锂金属材料，正极是碳元素材料。按照大家习惯上的命名规律，我们称这种电池为锂离子电池。 锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极材料是碳材。,3.锂离子电池是由哪些元件组成的?,组成锂离子电池的构件 （1）电池盖 （2）正 极-活性物质为 氧化 钴锂 （3）隔 膜-一种特殊的复合膜 （4）负 极-活性物质为碳 （5）有机电解液 （6）电池壳,电池是一种把化学能转化为电能的产品,知识库： 保护板的作用,锂离子电池块中包含有锂离子电池和电池IC保护线路，保护线路提供过充电、过放电、和短路保护（过电流、过电压和低电压）。,4.锂离子电池的优越性能,（1）工作电压高 （2）能量大 （3）循环寿命长 （4）自放电率低 （5）无记忆效应 （6）无污染, 能量密度高：具有相同容量的锂离子电池重量仅为镍氢、镍镉电池重量的1/2左右；具有相同容量的锂离子电池体积要比镍镉电池体积小4050%，比镍氢电池体积小2030%。 电压高：单片锂离子电池电压为3.6V，等于3支镍镉或镍氢电池的串联电压。 不污染环境：锂离子电池中不会有任何污染环境的物质。如：镉、铅等。 输出容量大：锂离子电池具有1.5C连续放电的能力。 寿命长。正常工作条件下，锂离子电池充/放循环寿命次数500次。 无记忆效应。锂离子不存在镍镉电池中所谓的记忆效应。所以锂离子电池充电前不需放电。 可快速充电：锂离子电池通常可采用0.5C电流快速充电，使充电过程缩短在12h内完成。 成本高：与其它二次性电池相比，锂离子电池成本较高，价格贵。,锂离子电池与镍镉、镍氢电池比较,以下是镍镉、镍氢、锂离子电池性能的对比： 技术参数 镍镉电池 镍氢电池 锂离子电池 工作电压（V） 1.2 1.2 3.6 重量比能量(Wh/Kg) 50 65 105-140 体积比能量(Wh/l) 150 200 300 充放电寿命(次) 500 500 1000 自放电率（%/月） 25-30 30-35 6-9 有无记忆效应 有 有 无 有无污染 有 无 无 注：(充电速率均为1C),5.锂离子电池的工作原理,锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，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。 当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极。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。 不难看出，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极 负极 正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象优秀的运动健将，在摇椅的两端来回奔跑。所以，专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。,电池充电、放电化学反应过程为： 充电 LiCoMO2+Cn Li1-XCoMO2+CnLiX 放电,放电时锂离子不能完全移向正极，必须保留一部分锂离子在负极，以保证下次充电时的锂离子畅通嵌入通道；否则，电池寿命就相当短，为了保证碳层中放电后留有部分锂离子，就要严格限制放电终止最低电压；也就是锂离子电池不能过放电、放电终止最低电压通常为3.0V/节，最低也不能低于2.7V/节；同时，根据锂离子工作原理最高充电终止应为4.2V，不能过充，否则会因正极LiCoO2中的Li离子拿走太多时，造成所谓的晶型瘫塌，而使电池表现出寿命终结状态。由此可见，锂离子充/放电控制精度要求相当高，既不能过充，也不能过放。否则都将影响电池寿命，这是由锂离子电池工作机理所决定的。,锂离子电池分液态锂离子电池和聚合物锂离子电池（Li-ion Polymer）聚合物锂离子根据电解液不同又分固体和胶体状电解液。,锂离子电池是一种新型绿色环保电池,新型绿色环保电池是指近年来已投入使用或正在研制开发的一类高性能、无污染的电池。目前已经大量使用的锂离子电池、金属氢化物镍电池和正在推广使用的无汞碱性锌锰电池以及正在研制开发的锂或锂离子塑料电池、燃料电池、电化学贮能超级电容器都属于新型绿色环保电池的范畴。此外，目前已广泛应用的利用太阳能进行光电转换的太阳电池（又称光伏发电），也属于这一范畴。,爱护环境，保护地球,什么是一次电池？,什么是二次电池？,知识库： 一次电池：是只能一次性使用的电池，如：碱性电池、碳性电池、钮扣电池。 二次电池：是可反复使用的电池。如：镍镉（Nicd）、镍氢（Nimh）、铅酸、锂离子可充电池（Li-ion）,您有哪些关键问题？,二.锂离子聚合物电池的特性,1.锂离子电池的充电特性： 由于锂离子电池要求，其充放电需精密控制，因此，锂离子电池需采用专门的恒流，恒压充电法进行充电。通常恒流充电到4.2V/节，后转入恒压，定时充电，待恒压充电电流降到100mA左右时，终止充电，恒流充电电率为0.1C1.5C（C：当电池额定容量为1000mAh时，则1.0C充电率表示充电电流为1000mA，1.5C充电电流为1500mA，依此类推），只要进入恒压充电状态，充电电流会慢慢降低到零，并停止充电。,2.锂离子电池的放电特性： 锂离子电池采用恒流连续放电，开始放电时电压均为4.2V/节（单节开路端电压），终止放电电压，通常规定为3.0V（不充许过放电），最低放电压也不能低于2.5V，否则影响电池寿命。对同一电池而言放电电流大小不同，充电时间长短也不同。若用1.0C电流放电到终止电压3.0V约需1h；若用0.2C电流放电，到放电结束约需5 h。可见放电时间长短与电池容量，放电电流大小有关。,3.锂离子电池的存储特性： 锂离子电池的存储特性是指锂离子长期有储后保持容量的特性及恢复容量等特性。 锂离子电池剩余容量与存储时间和存储温度有关，在20环境温度下保存半年，容量可保持在额定值的90%以上，而同一电池在60环境温度下保存一个月后，容量保持仅此有额定容量的80%左右。可见锂离子电池宜在低温下保存，一般用户长期不用的电池宜放在冰箱冷冻室内保存。,关键,电池充电 ： (1)充电电压 锂离子电池单只电池最高充电电压为4.2V。 (2)充电电流 锂离子电池充电电流应为0.7CmA或更低。 3)充电温度 锂离子电池应在0C至45C温度范围内进行充电。 (4)反极充电 不要对电池进行反极充电。,关键,电池放电： (1)放电电流 锂离子电池放电电流应为1CmA或更小 (2)放电温度 锂离子电池应在-20C至60C温度范围内进行放电。 (3)放电终止电压 应避免单只锂离子电池放电电压低于3.0V，过放电会损坏电池性能。,关键,电池贮存： 锂离子电池应充电30%至50%容量后在室温下贮存。,补充几个锂离子电池知识, 锂离子电池具有三层卷绕结构，这三层结构分别是：以钴酸锂为主要活性物质的正极、以碳材料为主要活性物质的负极和正负极之间的隔膜层。 锂离子电池是现在日常用电池中能量密度最高的电池，它的容量是镍镉电池容量的二倍，而且只有很低的自放电率。锂离子电池由于没有采用金属锂做为材料，因此它是一种稳定和安全的电池产品。 通常，锂离子电池应用于电池组时都包括锂离子电蕊和电池保护线路，保护线路可以对锂离子电池过充电、过放电、过电压、低电压和过电流等方面进行保护。 电池性能和寿命指标主要依据电池的使用情况。,其它事项,电池内化学反应： 电池性能会因为长期贮存没有使用而下降，另外，如果各种使用条件如充电、放电、环境温度等因素没有维持在规定范围时，电池的使用寿命可能会下降或者用电设备可能因电池漏液而被损坏。如果电池在正常充电后不能维持长时间使用时，这表明应该更换电池了。,三.PACK工艺介绍,希望通过学习以后，大家对电池PACK的全过程有所认识，并能够通过这次培训对今后的操作起到指导作用。下面向大家具体介绍。,概念 1：什么是PACK?,PACK在这里是指包装、封装、装配的意思,1.工序流程介绍：,电池PACK工序分为前加工、组装、包装三大部分,（下面以PACK的典型工艺流程为例进行介绍）,表1,前页17是前加工工序；824是组装工序；2526是包装工序。 各种电池的封装工艺大同小异。 也有特殊的封装工艺过程。,2.工序名词解释,A.前加工部分：,镍带点焊,是镍带片和电芯的正极耳，放在夹具上用金属超声波点焊机，通过超声波将其焊接；或者，镍带片和电芯的负极耳，放在夹具上用点焊机熔焊，将其焊接起来的工序。注意焊接时必须使用夹具。 操作要求：焊接牢靠、不焊歪斜、长度和深度达到标准。 互检：上工序镍带切割后不得有卷口和毛刺，以免折叠后刺破电芯。不良品退回上工序。,贴绝缘纸,是将绝缘纸（如成型美纹胶、电工胶、青稞胶纸等）贴于电芯上工艺规定的位置。 操作要求：按工艺图纸位置、不得歪斜，不得贴有异物。 互检：检查电芯是否漏液及有异味。不良品退回领料员。,正负极加锡,是用电烙铁在电芯极片加上规定量的焊锡。注意加焊方向，烙铁的温度范围：36010，操作时小心用烙铁头焊接，避免造成电芯正负极短接。电烙铁不用或使用完时，要及时断开电源，用完后烙铁头必须镀一层锡，以防止烙铁头氧化。 操作要求：锡点光滑、牢固、均匀、无漏焊。锡量适宜。 互检：检查点焊镍带是否牢固。不良品退回上工序。,导线焊接,是将导线用电烙铁和焊锡丝与电芯极耳焊接在一起。注意导线焊法，通常有交叉焊接、平行焊接。正极使用红导线，负极使用黑导线。烙铁的温度范围：36010，操作时小心用烙铁头焊接，避免造成电芯正负极短接。电烙铁不用或使用完时，要及时断开电源，用完后烙铁头必须镀一层锡，以防止烙铁头氧化。 操作要求：焊接牢固、均匀、无虚焊、漏焊。锡量适宜。 互检：发现点焊不牢及漏挂锡的不良品退回上工序。,B.组装部分：,PCB板加锡,是用电烙铁在PCB板上面加上一定量的焊锡。注意烙铁的温度范围：36010，操作时，小心用烙铁头焊接，避免造成电芯正负极短接。为了防止静电环对PCB板元件的损坏，要求工位上都垫有防静电胶垫，带紧静电手腕带，保持作业时无松动，如带有鳄鱼夹则需牢固夹在拉线下的地线上，定期检测静电环是否达到标准；电烙铁不用或使用完时，要及时断开电源，用完后烙铁头必须镀一层锡，以防止烙铁头氧化。 操作要求：锡点光滑、牢固、均匀、无漏焊。锡量适宜。 互检：发现与样本不符的PCB板退回领料员。,扣PCB板,是将PCB板扣合或放置于电芯上所指定的位置。为了防止静电环对PCB板元件的损坏，要求工位上都垫有防静电胶垫，带紧静电手腕带，保持作业时无松动，如带有鳄鱼夹则需牢固夹在拉线下的地线上，定期检测静电环是否达到标准。 操作要求：扣盒时检查露出端子无歪斜、不得露绿油，无异常凸起。 互检：漏焊、锡点不牢固的不良品退回上工序。,压焊,是通过热熔的方法将壳上的定位柱烫压下去，冷却后PCB板得到固定。注意压焊头与压焊底模的距离为3.50.5cm；压焊温度值范围：180320；压焊时间值范围：0.6S1.0S，具体视温度的高低而设定； 操作要求：压焊后PCB板无偏移、PCB板无松动、胶粒不得温度过高后脱落。 互检：底壳表面无污点，卡扣无损伤，PCB板端子不生锈，不良品退回上工序。,底壳贴胶,是在底壳的指定位置贴上规定大小的双面胶纸，使得电芯在电池外壳内获得固定。 操作要求：按图纸位置、不得歪斜，不得贴有异物。 互检：PCB板无偏移、PCB板无松动、胶粒无脱落，不良品退回上工序。,端子焊接,是将底壳上电池的端子与电芯上的PCB板用烙铁和焊锡丝焊接起来的过程。注意烙铁的温度范围：36010，操作时，小心用烙铁头焊接，避免造成电芯正负极短接。为了防止静电环对PCB板元件的损坏，要求工位上都垫有防静电胶垫，带紧静电手腕带，保持作业时无松动，如带有鳄鱼夹则需牢固夹在拉线下的地线上，定期检测静电环是否达到标准；电烙铁不用或使用完时，要及时断开电源，用完后烙铁头必须镀一层锡，以防止烙铁头氧化。 操作要求：焊点光滑，大小一致，无锡渣连锡，防止端子间短路；保护电芯，防止电芯被烫伤发生漏液。 互检：端子偏移、生锈，外壳异色、划伤的不良品退回上工序。,焊接B+B-,是将电芯的正极和负极与PCB板的正极和负极分别焊接起来的过程。注意烙铁的温度范围：36010，操作时，小心用烙铁头焊接，避免造成电芯正负极短接。为了防止静电环对PCB板元件的损坏，要求工位上都垫有防静电胶垫，带紧静电手腕带，保持作业时无松动，如带有鳄鱼夹则需牢固夹在拉线下的地线上，定期检测静电环是否达到标准；电烙铁不用或使用完时，要及时断开电源，用完后烙铁头必须镀一层锡，以防止烙铁头氧化。 操作要求：通常先焊正极、再焊负极，焊接时不得短路； 互检：检查电芯是否漏液及有异味，不良品退回领料员。,半成品检测,是在生产线上对已组装在一起的电池半成品进行短路性能测试。为了防止静电环对PCB板元件的损坏，要求工位上都垫有防静电胶垫，带紧静电手腕带，保持作业时无松动，如带有鳄鱼夹则需牢固夹在拉线下的地线上，定期检测静电环是否达到标准； 操作要求：检查在线品电芯、焊接点，结构与样本一致，发现不同于样板，及时报告QC线长。检查在线品底壳，无划伤、色点、机械损伤及烫伤；检查在线品外露端子，无断裂、移位、生锈、变形、松动；用短路表对在线品进行短路保护测试，指针向右摆动迅速回复到“0”位。 互检：对检测发现的不良品用红色箭头纸标识，放入红色周转盒；同种现象不良率超过1%，及时报告QC线长。,扣盒,是将半成品电池扣上面壳的工序。注意不同底壳、面壳模号分开下线，并加以区别。 操作要求：避免扣盒时压到电芯。 互检：混模号的面、底壳，退回上工序。,超焊,是在塑料超声波焊接机上将已扣盒的电池进行外壳超声波焊接的工序；这是一道特殊工序，必须是经过培训并有经验的操作工才能对设备进行操作。 操作前首先根据超声设备作业指导书、超声设备控制表把超声机调整为正常工作状态；再试模把塑料外壳放入模具中，试超焊后检查是否超伤、超高、熔胶，撬开空壳检查焊线融接效果及电芯是否受压。批量生产时，检查开头60个电池必须超焊紧密，不得有超伤、超高、熔胶现象。发现不良品及时调模。 操作要求：超焊紧密为1m高距离分别从六个面跌落一次无松开现象；电池配机缝隙小于0.2mm，不同底壳、面壳模号下机时，需调整模具，并加以区别；及时更换上下保护膜，以免膜破裂致使壳变脏；操作时严禁单键操作或多人操作； 互检：扣盒不良退回上工序。,外观检测,是在生产线上对超焊后的电池进行的外观质量检测。检查在线品的塑胶壳表面，要求无划伤、缩水、混色点、超松、超伤、超高、无机械损伤及烫伤、模号一致；检查在产品外露端子，要求无移位、下陷、划伤、生锈、异色、变形；检查在产品配手机缝隙及锁扣，要求原装0.2mm，礼包0.3mm；锁扣上下自如。 操作要求：操作时必须戴手套或指套，检测时预防误检、漏检及注意面壳模号、面漆的一致性；对检测发现的不良品用红色箭头纸标识，放入红色周转盒，发现不同于样板或同种现象不良率超过1%，及时报告QC线长。 互检：模具不稳定时全试手机，稳定时每60只电池试机一个；严格区分原/礼包电池不良品退回上工序。,成品性能检测,是对在超声波焊接后的电池进行的电性能检测。将在线产品放进测试夹具内，测试针与端子孔正确对位，进行短路保护测试，指针向右摆动并迅速回复到“0”位；阻值测试（ID端、NT端），与PCB板检测作业指导书标准相同；开路电压，开路电压3.75V；负载电流测试，负载电流0.8A。 操作要求：定时对检测设备进行校正，发现故障及磨损电池端子时通知相关人员维护；操作时必须戴手套或指套，检测时预防误检、漏检；不良品用红色箭头纸标识，由QC线长及主管复核，打上姓名及头个字母，隔离下线，分开下机。发现同种不良品不良率超过1%时，及时报告QC线长。 互检：模号、面漆、原/礼包的区分，末区分的不良品退回上工序。,贴商标片,是对已检测过的电池在规定位置贴上规定的商标片。注意商标片上内容标识清楚，与BOM单相符，贴置时按其序号从小到大开始贴置 操作要求：无破损折痕、错贴、漏贴。 互检：模号、面漆、原/礼包的区分，末区分的不良品退回上工序。,贴防伪,是撕取防伪，按QC性能检测图示，按顺序贴在商标片缺口。注意贴防伪标识时使标识内的“TCL”字体方向与商标片“TCL”字体方向一致；防伪标识无覆盖商标片上的标识； 操作要求：无破损、折痕，无漏贴、错贴，方向一致 互检：折痕、错贴、漏贴商标片的电池不良品退回上工序。,概念2：PACK是由哪几部分组成的？,PACK由三大件组成,电芯 外壳（面壳、底壳） 保护板（PCB） 辅助材料,品质管理不是那一个部门或那一个人的责任，而是公司所有成员的共同责任,C.包装部分：,喷码,编码标准,是在电池规定的位置使用喷码机喷上规定的码（字符组合）。注意电池模号、面漆、原/礼包的区分；对每一批电池喷码前，应检查、核对，使码与物料要求符合。 操作要求：喷码清楚,无墨斑、无漏喷码。 互检：不良品退回领料员。,抹机,是对电池进行的出厂前最后一次外观清洁，使用的抹机工具主要是软布、抹机水等。 操作要求：抹机水的使用应该以少量为宜，尽量少使用抹机水；只是对挑出的污脏电池进行抹机。 互检：不良品退回上工序。,包装入箱,是对电池进行包装（如套胶纸袋）以后再装入包装箱的过程。把上工序流入已喷码的电池装进塑料袋，折叠塑料袋的多余部分，把折叠好的电池放入卡通箱小方格内，卡通箱内装满电池后，在箱外贴一张箱唛，贴在侧面。注意操作时原装必须戴手套或指套；如果是礼包电池，需在封口的中间贴一条透明胶（30mm*12mm*0.1mm），贴胶纸匀称；箱唛注明物料编码、供料名称、物料名称、规格/颜色、数量、订单号、出厂日期及备注。 操作要求：喷码入袋方向一致，折叠方向一致平整，电池壳模号一致，同箱只允许装同类型（面漆、模号、原/礼包）电池，不可混装或漏装、多装。 互检：不良品退回上工序。,QA抽检,是在电池出厂前，由QA（质量检验）所做的最后一次品质抽样检查。检查外观性能、及电性能。,入仓,是将QA抽检通过的包装电池入仓或办理入仓手续的过程。,3.电池PACK的工艺装备简介,A.设备,.金属超声波点焊机,原理：由超声波发生器产生高频超声波通过点焊头产生高频的机械振动并传递到工件（镍带）上；在超声波频率的作用下焊头不断地与工件摩擦，使得工件的接触面瞬时产生极高的温度，致使工件的接触部位表面熔化并相接起来。 用途：用于对0.10.5mm的各类金属件的焊接。,.塑料超声波焊接机,原理：超声波塑胶焊接是由超声波发生器产生20KHZ（或15KHZ）的高压、高频信号，通过换能系统把信号转换为高频的机械振动，而加于塑料制品工件上，通过工件表面及内在分子间的磨擦而使需焊接接口处的温度快速升高。当温度达到工件本身的溶点时，使工件接口迅速溶化，继而填充于接口间的空隙，当震动停止，工件同时在一定的压力下冷却定形，便能达到完美的焊接。 用途：专用于对各类塑料材料的熔焊。,.胶纸切割机,原理：由电动机提供的动力带动齿轮和凸轮转动，齿轮带动主轴的旋转，凸轮推动刀片的开合，将送纸架上的胶纸带拖动并完成切断，同时将切下的胶纸临时固定在旋转的主轴上，使用时从转盘上取下。 用途：切断各种长短不一规格的胶纸带。,要从每一个小小的环节都要去考虑，综合起来才能做好整个产品的品质，要懂得：下一工序就是客户的道理。,B.夹具,.电芯镍带的折弯夹具,用于对镍带的折弯. 优点：折弯后的形状一致性好. 效率高. 不良率低.,.测试夹具,各类测试夹具的用途都是为了固定工件，在完成测试工件中起着准确定位作用。,.上锡夹具,作用：是规范员工的操作，做到上锡一致、均匀。,.电芯定位夹具,作用：为了使电芯在装配过程保持较高的一致性；不会产生装配歪斜。 如：GB23、1018-3电芯定位夹具等等。,C.测试仪器,.电池综合测试仪,作用：检测电池的综