锂电池PACK工艺知识

锂电池PACK工艺知识天空之境锂电池基础知识锂电池PACK工艺目录CONTENTS壹贰锂电池基础知识壹1、发展历程第一阶段：20世纪90年代，1998年天津电源研究所开始商业化生产锂离子电池。在此阶段，我国在锂电池产业的企业数量仍然比较少，而且研究的领域基本以消费类电子产品为主。第二阶段：2001-2008，随着新能源汽车的产业加速，深圳比亚迪、宁德时代、天津力神等企业逐步进入锂电池产业，我国的锂电池产业开始了快速发展阶段。第三阶段：2009-2016，在全球新能源汽车的大力推广下，中国的新能源汽车也开始爆发式增长，再加上移动设备数量快速增长，锂电池的需求也快速攀升，我国锂电池产业保持稳健增长势头。

第四阶段：2016至今，国家持续出台利好政策，市场需求也不断增加，2019年中国已经占到世界锂电池总产能的73%。同时技术的突破也极大地拓展了锂电池的应用范围，在电动汽车领域，万向集团为上海世博会提供了电动汽车和混合动力汽车用锂离子电池；在电网储能技术领域，我国第一个兆瓦级电池储能电站全部投产后将成为世界上最大的锂离子电池储能电站。未来，锂电池的安全性能将大幅提升，成为重要的储能设备，我国也会将这股发展势头保持下去，成为真正的储能强国！2、电池种类原子力电池热气电力电池太阳能电池燃料电池二次电池一次电池化学电池物理电池电池空气电池、热电池、固体电池、碱性电池、干电池碱性储电池、铅酸储电池、锂离子二次电池磷酸性燃料电池、固体电解质燃料电池、酒精燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池太阳能电池（单晶、多晶、非晶）2、名词释义额定电压(Nominal

Voltage)：

电池0.2C放电时全过程的平均电压。电池正负极材料，因化学反应，所造成之电位差高低，利用此关系，所产生的电压称为额定电压。不同的正负极材料产生的电压不同。如：镍氢电池1.2V/Cell、锂离子电池3.7V/cell。额定容量(Nominal

Capacity)：（Capacity）电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，以符号C表示。常用的单位为安培小时，简称安时（Ah）或毫安时（mAh）。电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。1)理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高理论值。为了比较不同系列的电池，常用比容量的概念，即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为Ah/kg（mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。2)实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为Ah，其值小于理论容量。3)额定容量也叫保证容量，是按国家或有关部门颁布的标准，保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。2、名词释义3.内阻(Impedance)：电流通过电池内部时受到阻力，使电池的电压降低，此阻力称为电池的内阻。1）电池的内阻不是常数，在放电过程中随时间不断变化，因为活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。2）电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化与浓差极化。内阻的存在，使电池放电时的端电压低于电池电动势和开路电压，充电时端电压高于电动势和开路电压。3）欧姆电阻遵守欧姆定律；极化电阻随电流密度增加而增大，但不是线性关系，常随电流密度的对数增大而线性增大。4.开路电压(Opencircuitvoltage，OCV)：电池不放电时，电池两极之间的电位差被称为开路电压。电池的开路电压，会依电池正、负极与电解液的材料而异，如果电池正、负极的材料完全一样，那么不管电池的体积有多大，几何结构如何变化，其开路电压都一样的。2、名词释义5.终止电压(Cut-offdischargevoltage）：指电池放电时，电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。根据不同的电池类型及不同的放电条件，对电池的容量和寿命的要求也不同，因此规定的电池放电的终止电压也不相同。6.放电深度(DepthofdischargeDOD)

：在电池使用过程中，电池放出的容量占其额定容量的百分比，称为放电深度。放电深度的高低和二次电池的充电寿命有很深的关系，当二次电池的放电深度越深，其充电寿命就越短，因此在使用时应尽量避免深度放电。7.能量密度(Energydensity)

：电池的平均单位体积或质量所释放出的电能。一般在相同体积下，锂离子电池的能量密度是镍镉电池的2.5倍，是镍氢电池的1.8倍，因此在电池容量相等的情况下，锂离子电池就会比镍镉、镍氢电池的体积更小，重量更轻。8.自放电(Selfdischarge)：电池不管在有无被使用的状态下，由于各种原因，都会引起其电量损失的现象。电池完全充电后，放置一个月。然后用1C放电至3.0V，其容量记为C2；电池初始容量记为C0；1-C2/C0即为该电池之月自放电率。2、名词释义9.充电循环寿命(Cyclelife)：电池在完全充电后完全放电，循环进行，直到容量衰减为初始容量的75%，此时循环次数即为该电池之循环寿命。循环寿命与电池充放电条件有关，锂离子电池室温下1C充放电循环寿命可达300-500次（行业标准），最高可达800-1000次。10.记忆效应(Memoryeffect):记忆效应是针对镍镉电池而言的，由于传统工艺中负极为烧结式，镉晶粒较粗，如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成次级放电平台。电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点，尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上。在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量。同样在每一次使用中，任何一次不完全的放电都将加深这一效应，使电池的容量变得更低。要消除这种效应，有两种方法，一是采用小电流深度放电（如用0.1C放至0V）一是采用大电流充放电（如1C）几次。镍氢电池和锂离子电池均无记忆效应。2、名词释义11.充放电倍率(C-rate)：电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。一般充放电电流的大小常用充放电倍率来表示，即:充放电倍率=充放电电流/额定容量。例如:额定容量为100mAh的电池用20mA放电时，其放电倍率为0.2C。电池放电C率，1C,2C,0.2C是电池放电速率:表示放电快慢的一种量度。所用的容量1小时放电完毕，称为1C放电;5小时放电完毕，则称为1/5=0.2C放电。一般可以通过不同的放电电流来检测电池的容量。对于24AH电池来说，2C放电电流为48A,0.5C放电电流为12A。3、锂电池基本结构及原理●正极材料：钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴酸锂等及其混合物。●负极材料：人造石墨、改性天然石墨等。●隔膜材料：聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或两者的复合膜。●电解液：EC、PC、DEC、DMC、EMC等溶剂和六氟磷酸锂配成的溶液。●正负极端子：正负极耳。●外壳：钢壳、铝壳、铝塑膜。正极反应为

LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)

负极反应为

6C+XLi++Xe=LixC6锂电池PACK工艺贰1、电池PACK工艺流程电芯分选贴绝缘纸装支架极性检测装镍片点焊焊点检查贴绝缘纸组装PCB锡焊锡焊检查贴绝缘纸包装/热缩成品测试贴铭牌/镭雕包装2、PACK工艺路线-电芯分选电芯分选是为了追求一致性的，电芯的一致性差异，就像新旧电池混用。差异大的电芯，除了会拖累正常的电芯，还是整个电池包的薄弱点，过充、过放、发热等都是从他们那开始的。电芯自动分选机：电芯放入料仓内——测试轮运行至测试位——测试气缸动作——测试针压到电芯——测试仪读取数据——传输至电脑——电脑进行档位匹配——电芯转至分选皮带——分选皮带运行到指定档位——档位气缸动作将电芯推出。电芯分选机锂电池能量密度高，应用广泛，是我国电池产量最高的一种电池，但是锂电池生产成本不低，因此提高产品良品率，是降低电池的生产成本的有效手段。在锂电池生产过程中，可以加入多个提高产品良品率的工序，其中在锂电池正负之间电极贴上绝缘纸，能够有效减少在电极焊接电池极耳时，焊接头将电池正负极误焊在一起而引发的电池内部短路的情况。贴青稞纸主要有两种方式：方法一：人工手动贴纸方法二：全自动贴青稞纸机：人工将电芯装入上料斗——波轮转动出电池——皮带移动电芯——气缸推出电芯组队——电池定位压紧——步进电池带动整卷青稞纸移动——气缸贴青稞纸——废料回收——成品电池到下料槽——人工装盒（操作参数可根据客户的实际要求自由设定)2、PACK工艺路线-贴青稞纸自动贴青稞纸机2、PACK工艺路线-装支架自动装支架机方法一：人工装支架方法二：人工从电芯自动分选机上取出饱和的电芯周转料盒放置于该机上对应输送线入口进行电芯上料，人工从料架取电芯支架放置于对应输送线入口进行支架上料，改机自动识别并完成入支架动作。电芯周转盒上料上下支架上料手动装支架机2、PACK工艺路线-极性检测方法一：人工检查极性正确方法二：人工将电池组上料放入设备内，按动启动开关进行检测，OK品输出，NG品排除到NG品通道。极性检测设备2、PACK工艺路线-装镍片方法一：人工装镍片方法二：人工将镍片放入震动盘，设备自动将镍片放入载具盖板，异性镍片由人工放入载具，有升降台将载具盖板合在载具上。载具自动向后段流去。自动装镍片设备手动装镍片设备方式一：人工手动焊接：脚踩式龙门架点焊机：电源开机——检测WELED开关是否打开——在桌面放置需要焊接的产品——踩脚踏板——焊头下压——点焊完成——焊头回位方式二：全自动点焊机：双面全自动点焊机：电芯/支架/电池镍片装入治具——放置治具到感应位置——设备自动点焊完成送出到取料位置（选择出料方式：前进前出、前进后出）——从治具中取出电池组——进行下一个生产循环2、PACK工艺路线-镍片点焊手动点焊机双面点焊机单面全自动点焊机：电芯/支架/电池镍片装入治具——放置治具到左平台感应位置——设备自动点焊完成送出到取料位置——人工翻转治具——放置治具到右平台感应位置——设备自动点焊完成送出到取料位置——从治具中取出电池组——进行下一个生产循环（左平台工作时有平台可以放入产品，等待做平台焊接完成，会自动转入右平台焊接。在焊接右平台时，左平台可以更换产品，等待右平台焊接完成，会自动转入左平台焊接，依次循环）2、PACK工艺路线-镍片点焊单面点焊机2、PACK工艺路线-点焊检查点焊完成后，需要人工确认焊点是否焊的牢固，常用拉力计计量确认镍片拉力是否满足规格要求（此为抽检项目）：备注：焊点拉脱后电芯有残骸，不能表面光亮如新.拉力计OK品2、PACK工艺路线-装绝缘纸电池包在点焊完成后，会在电池正负极上贴绝缘纸，以免误触短路引起火灾等风险。贴绝缘纸2、PACK工艺路线-PCB组装人工组装PCB：将点焊完成的样品，通过定位柱将PCB固定在电池包上，部分产品需要打螺钉固定。2、PACK工艺路线-锡焊方法一：手动锡焊，员工手持烙铁，用专用锡丝在PCB上进行焊接。方法二：采用多工位自动锡焊设备，将料件放入载具，自动完成焊锡动作。手动锡焊自动锡焊2、PACK工艺路线-锡焊检查/人工补焊方法一：通常在自动锡焊完成后，需人工目视检查焊点是否存在虚焊/漏焊，焊点是否饱满等。焊点检查完后在相应焊点位置进行打点划线进行标记确认。2、PACK工艺路线-包装/热缩/装外壳电池包在锡焊完成后，需要进行外观包装，通常分为几种，一种是用热缩膜作为外观，一种是用塑件作为外壳固定。热缩膜，通常需用热缩炉/热风枪进行热缩如图一。外壳组装，通常用塑胶包裹表面，用螺钉固定，如图二。图一热缩图二外壳固定2、PA