提升电芯量产一致性及良率

1、第 五 届 高 工 锂 电 产 业 峰 会 = 产业变局与预测 阳如坤阳如坤 吉阳能自动化吉阳能自动化 董事长董事长 提升电芯量产一致性及合格率提升电芯量产一致性及合格率 2014.6.19 广东深圳广东深圳 2 Contents 1.电池一致性电池一致性的概念的概念 2.影响一致性的因素影响一致性的因素 3.制造一致性的选择制造一致性的选择 4.电池制造的合格率电池制造的合格率 电池一致性的概念电池一致性的概念 v 衡量电池一致性早都有明确的统计学定义，这个定义就是衡量电池一致性早都有明确的统计学定义，这个定义就是 ，数学概念应该用：标准差及标准差系数；，数学概念应该用：标准差及标准差系数；

2、 Your Company name or LOGO 3 标准差标准差S=S= 1N 1 2 )( N n C Cn 标准差可以用来表征相同规格产品的同一参数的一致标准差可以用来表征相同规格产品的同一参数的一致 性比较，如同为性比较，如同为10Ah10Ah电池的制造容量标准差。电池的制造容量标准差。 标准偏差系数标准偏差系数 标准偏差系可以用于表示不同规格产品的同一一致性标准偏差系可以用于表示不同规格产品的同一一致性 的能力。具有更广泛的代表性。如不同容量电池，衡量制的能力。具有更广泛的代表性。如不同容量电池，衡量制 造系统的制造电池的容量一致性能力。造系统的制造电池的容量一致性能力。 衡量电

3、池制造一致性的指标很多，全部统计会有衡量电池制造一致性的指标很多，全部统计会有几百个指标几百个指标， 总括起来分为三类：总括起来分为三类： v 材料一致性指标，如：化学成分含量，密度，颗粒分布，杂材料一致性指标，如：化学成分含量，密度，颗粒分布，杂 质含量，零件尺寸等等，每种材料的每个特性参数都会与一质含量，零件尺寸等等，每种材料的每个特性参数都会与一 致性相关；致性相关； v 制造过程一致性指标：如浆料粘度，固含量，涂布厚度，卷制造过程一致性指标：如浆料粘度，固含量，涂布厚度，卷 绕张力绕张力, ,卷绕整齐度，叠片整齐度，连接电阻等等卷绕整齐度，叠片整齐度，连接电阻等等 v 制造结果一致性指

4、标，电池最终性能参数：容量，内阻，自制造结果一致性指标，电池最终性能参数：容量，内阻，自 放电，动态参数变化等等。放电，动态参数变化等等。 Your Company name or LOGO 4 电池一致性的概念电池一致性的概念衡量指标衡量指标 5 Contents 1.电池一致性电池一致性的概念的概念 2.影响一致性的因素影响一致性的因素 3.制造一致性的选择制造一致性的选择 4. 电池制造的合格率电池制造的合格率 影响一致性的因素影响一致性的因素 三三大类：大类：重要程度各占三分之一重要程度各占三分之一 电池电池的材料的影响的材料的影响 电池的制造过程的影响电池的制造过程的影响 电池的化成

5、设备的影响电池的化成设备的影响 材料的稳定一致性材料的稳定一致性 v活性材料：颗粒及分布，材料的成份稳定性； v电解液配比，纯度； v溶剂的纯度； v隔膜参数的稳定均匀性：孔率、厚度误差、静电； v其他材料的纯度，均匀性； 建议：每个企业都应该建立一套材料替每个企业都应该建立一套材料替 代、认证评估的方法规范体系。代、认证评估的方法规范体系。 锂电池制造一致过程控制指标锂电池制造一致过程控制指标 主要控制工序： v合浆：分散的均匀性、粘度一致性 v涂布：厚度及重量分布 v分切：宽度一致性 v卷绕：对齐度、张力变化 v注液：注液量均匀性 v化成：电源的稳定性、一致性； 环境因素：温度、湿度、粉尘

6、； 设备达到的精度指标； 产品工序质量指标 ； 建议：每个企业都应该建立一套一致性过每个企业都应该建立一套一致性过 程控制标准。程控制标准。 锂电池制造一致过程控制指标锂电池制造一致过程控制指标 化成检测对电池一致性的影响化成检测对电池一致性的影响 v电源精度的影响； v化成制度的影响； v化成环境的影响； v建议：建立化成设备一致性判断标准建立化成设备一致性判断标准 及电池组合标准及电池组合标准 11 ContentsContents 1.电池一致性电池一致性的概念的概念 2.影响一致性的因素影响一致性的因素 3.制造一致性的选择制造一致性的选择 4. 电池制造的合格率电池制造的合格率 制造

7、一致性选择制造一致性选择 选择项目选择项目选择项选择项 材料体系材料体系选择颗粒分布，密度分布，固含量一致性，尺选择颗粒分布，密度分布，固含量一致性，尺 寸精度，电阻参数，受力参数，杂质含量等。寸精度，电阻参数，受力参数，杂质含量等。 电池结构电池结构方与园，软包与硬壳，卷绕与叠片方与园，软包与硬壳，卷绕与叠片 制造过程控制造过程控 制制 粘度、厚度、极片尺寸，粘度、厚度、极片尺寸，Overhang，连接，连接 电阻，化成精度等；电阻，化成精度等； 制造批量制造批量一致性一定基于批量，批量越大（样本量大），一致性一定基于批量，批量越大（样本量大）， 可选择性越好！可选择性越好！ Your Co

8、mpany name or LOGO 12 制造一致性的选择制造一致性的选择结构与一致性结构与一致性 13 结构特性结构特性制造一致制造一致 性性 原因原因 方形与圆形圆形好张力控制好，没有拐 角效应 卷绕与叠片卷绕好卷绕边缘少，包裹好， 极片间贴合好 软包与硬壳软包好极片间特和紧密 制造一致性的选择制造一致性的选择卷绕张力与一致性卷绕张力与一致性 14 卷绕张力控制问题是卷绕最核心的问题: 卷绕变形：张力大小； 极片跑偏：不同张力、速度，极片平衡到棍上 不同的位置； 辊的平行度：极片跑偏； 卷绕效率提升：高速爬行，张力跳动； 卷绕的OVERHANG：张力的稳定性； 卷绕精度CPK：张力稳定性

9、； 张力的波动影响电池的一致性； 张力控制机构张力控制机构 v 双摆杆伺服张力机构 单摆杆气动张力机构 伺服张力控制原理伺服张力控制原理 张力检测 张力控制原理 张力闭环与位置闭环控制结果张力闭环与位置闭环控制结果 张力闭环控制的波动小于10%，均值也小！ 相应的电池一致性也就好！ v一致性最好；一致性最好； v具备本证安全性；具备本证安全性； v世界制造数量最大；世界制造数量最大； v制造工艺成熟；制造工艺成熟； v安全对策完善；安全对策完善； v制造合格率高；制造合格率高； v量产量产No touch 制造！制造！ 第一代电池制造技术：18650成为最佳选择 制造一致性制造一致性选择选择-

10、18650的选择的选择 19 ContentsContents 1.电池一致性电池一致性的概念的概念 2.影响一致性的因素影响一致性的因素 3.制造一致性的选择制造一致性的选择 4.电池制造的合格率电池制造的合格率 电池的制造合格率电池的制造合格率 浆料制备浆料制备99% 极片制备99% 芯包制造98% 电芯装配97% 干燥注液98% 化成分容99% 整体合格率90.4% 提升电芯制造的合格率提升电芯制造的合格率 分工序、分阶段优化、挖掘提升制造合格率 电池的制造材料利用率电池的制造材料利用率 浆料制备浆料制备2.8% 极片制备2.5% 芯包制造3.0% 电芯装配0.7% 干燥注液2.0% 化

11、成分容0% 整体合格率88.0% 定义：制程中用的材料随产能不断消耗，且不 在成品中产生价值，有用材料/总投入材料。 提升电芯制造的合格率提升电芯制造的合格率 如何提高如何提高制造制造的合格率的合格率 分系统名分系统名 称称 制程合制程合 格率格率 主要缺陷主要缺陷改善措施改善措施 （提升合格率到（提升合格率到95%） 改善后合格改善后合格 率率 浆料制备99%粘度，固含量 不对，溶剂调 整。 流程自动化，控制条件（温度，流程自动化，控制条件（温度， 湿度、粉尘）。湿度、粉尘）。 100% 极片制备99%涂布缺陷，分 条毛刺 机器的稳定性，在线检测及反机器的稳定性，在线检测及反 馈控制。馈控制

12、。 99.5% 芯包制造98%组装精度，组 装坏品 机器稳定性，一体化制片卷绕。机器稳定性，一体化制片卷绕。 99.0% 电芯装配97%装配精度，组 装坏品 机器的精度、稳定性，全自动机器的精度、稳定性，全自动 装配及在线检测。装配及在线检测。 98.5% 注液封口98%注液精度，组 装坏品 环境控制。二次注液，自动化环境控制。二次注液，自动化 预化成。预化成。 99.5% 化成分容99%电芯参数不满 足要求 严格机器的稳定、一致性，自严格机器的稳定、一致性，自 动化化成。动化化成。 99.5% 整体合格 率 90.4 % 96.0% 提升电芯制造的合格率提升电芯制造的合格率 如何提高的直通率

13、如何提高的直通率 分系统名称分系统名称影响程度影响程度影响因素影响因素改善直通率改善直通率 浆料制备2.8%溶剂（NMP，水），材料挂壁，飞溅， 来料量的误差。 2.0% 极片制备2.5%铜箔、铝箔切边，材料切边，引带， 接头。 1.0% 芯包制造3.0%引带，接头，连接胶带。 1.0% 电芯装配0.7%保护气体，切边，切尾，胶纸接头。 0.5% 干燥注液2.0%电解液挥发。 0.5% 化成分容0.0% 0.0% 整体材料利用 率 88.0% 95.0% 提升电芯制造的合格率提升电芯制造的合格率 制造的利润高空间制造的利润高空间 Your Company name or LOGO 24 90%

14、90%88%=79.2% 88%=79.2% 12%利利 润空间润空间 96%96%95%=91.2%95%=91.2% 一致性，合格率的提升关键在于降低一致性，合格率的提升关键在于降低 了成本，这是我们制造人追逐的目标。了成本，这是我们制造人追逐的目标。 总结总结 v电池一致性和电池合格率只是从不同角度描述电电池一致性和电池合格率只是从不同角度描述电 池制造的质量；提高一致性的努力，也就是提高池制造的质量；提高一致性的努力，也就是提高 电池制造的合格率；电池制造的合格率； v电池一致性主要包括三大部分：材料、电芯制造电池一致性主要包括三大部分：材料、电芯制造 过程、电池的化成检测；电池制造过程应该且必过程、电池的化成检测；电池制造过程应该且必 须建立相应的控制规范；须建立相应的控制规