锂离子电池制造工艺流程

汇报人:2024-01-29锂离子电池制造工艺流程目录CONTENCT锂离子电池概述原材料选择与准备制造工艺流程详解装配与注液过程检测与质量控制方法环保要求及废弃物处理01锂离子电池概述锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池的电压取决于电极材料，常见的电压为3.7V或3.6V。其能量密度高，自放电率低，且没有记忆效应。定义与原理锂离子电池的发展经历了从液态电解质到固态电解质，从小型电池到大型电池的过程。随着技术的不断进步，锂离子电池的能量密度、安全性、循环寿命等性能得到了显著提升。目前，锂离子电池已经广泛应用于消费电子产品、电动汽车、储能系统等领域。随着新能源汽车市场的不断扩大和储能技术的快速发展，锂离子电池的需求将持续增长。发展历程及现状消费电子产品01手机、笔记本电脑、平板电脑等消费电子产品是锂离子电池的主要应用领域之一。这些产品对电池的能量密度和循环寿命有较高要求。电动汽车02随着环保意识的提高和新能源汽车政策的推动，电动汽车市场迅速增长。电动汽车对锂离子电池的能量密度、安全性、充放电速度等性能有严格要求。储能系统03锂离子电池在储能系统中发挥着重要作用，如家庭储能、电网储能等。这些应用需要电池具备长寿命、高安全性、低成本等特点。应用领域与市场需求02原材料选择与准备80%80%100%正极材料具有高能量密度和良好的循环性能，但成本较高且安全性相对较差。综合性能优异，能量密度高，成本适中，是目前主流的正极材料之一。热稳定性好，安全性高，但能量密度相对较低，主要用于动力电池领域。钴酸锂（LCO）镍钴锰酸锂（NCM）磷酸铁锂（LFP）石墨硅基材料负极材料具有良好的导电性和稳定性，是目前商业化应用最广泛的负极材料。理论比容量高，但循环性能较差，体积效应大，目前仍处于研发阶段。电解液有机电解液以碳酸酯类溶剂为主，添加锂盐作为电解质，具有良好的离子导电性和电化学稳定性。固态电解质具有高安全性、高能量密度和宽温度范围等优点，但目前尚未实现大规模商业化应用。具有良好的化学稳定性和机械强度，成本低廉，是目前应用最广泛的隔膜材料之一。聚乙烯（PE）隔膜具有较高的熔点和热稳定性，适用于高温条件下的电池应用。聚丙烯（PP）隔膜隔膜03制造工艺流程详解搅拌将正负极活性物质、导电剂、粘结剂等按照一定比例混合均匀，形成浆料。搅拌过程中需要控制温度、时间和速度，以确保浆料的均匀性和稳定性。涂布将搅拌好的浆料均匀涂布在金属箔（如铜箔、铝箔）上，形成正负极极片。涂布过程中需要控制涂布厚度、速度和张力等参数，以确保极片的平整度和一致性。搅拌与涂布将涂布好的极片进行高温干燥，去除其中的溶剂和水分，提高极片的稳定性和机械强度。干燥过程中需要控制温度、时间和湿度等参数，以防止极片开裂或变形。干燥对干燥后的极片进行碾压，提高其密度和均匀性，有利于电池的能量密度和循环性能。碾压过程中需要控制压力、速度和温度等参数，以确保极片的平整度和一致性。碾压干燥与碾压裁切将碾压后的极片按照一定尺寸进行裁切，形成单个电池的极片。裁切过程中需要控制尺寸精度和毛刺等参数，以确保电池的安全性和性能稳定性。分条将裁切好的极片进行分条处理，方便后续的卷绕或叠片工艺。分条过程中需要控制分条宽度、速度和张力等参数，以确保极片的平整度和一致性。裁切与分条VS将正负极极片和隔膜按照一定顺序卷绕成圆柱形或扁平型电芯。卷绕过程中需要控制卷绕张力、速度和对齐度等参数，以确保电芯的紧凑性和一致性。叠片将正负极极片和隔膜按照一定顺序叠放在一起形成叠片式电芯。叠片过程中需要控制叠片精度、速度和压力等参数，以确保电芯的平整度和一致性。卷绕卷绕或叠片04装配与注液过程正极片、负极片与隔膜的卷绕或叠片电芯入壳与激光焊接顶盖组装与注液口制备将正、负极片与隔膜通过卷绕或叠片的方式组合成电芯，这是锂离子电池制造中的核心步骤之一。将卷绕或叠片完成的电芯放入电池壳中，并通过激光焊接的方式将电池壳密封，以保证电池的安全性和稳定性。在电芯的顶部组装上顶盖，并制备注液口，以便后续注液工序的进行。电池装配注液及封口根据电池的性能需求，配制合适比例的电解液，并通过注液口将电解液注入到电芯中。电解液配制与注液注液完成后，需要将电芯静置一段时间，使电解液充分浸润正、负极材料。然后将注液口封口，以保证电池的密封性。搁置与封口化成是锂离子电池制造中的关键步骤之一，通过化成工序可以激活电池中的活性物质，使电池具有充放电能力。化成过程中需要控制温度、电压和时间等参数，以保证化成效果。分容工序是对电池的容量进行筛选和分类的过程。通过充放电测试，可以测量出每个电池的容量，并根据容量大小对电池进行分类和组合，以保证电池组的一致性。化成工序分容工序化成与分容05检测与质量控制方法电池尺寸检测电池表面检测电池颜色检测外观检测目视检查电池表面是否存在划痕、凹陷、气泡等缺陷，以及极耳是否平整、无毛刺。对比标准色板，检查电池颜色是否一致，无明显色差。使用卡尺等测量工具对电池的长度、宽度、高度进行严格测量，确保符合设计要求。电池容量测试通过充放电测试设备对电池进行充放电，记录充放电曲线和数据，计算电池容量。电池内阻测试采用内阻测试仪对电池内阻进行测量，确保内阻在合格范围内。电池循环性能测试模拟电池在实际使用中的充放电过程，评估电池的循环寿命和性能衰减情况。电性能检测01020304过充测试过放测试高温测试针刺测试安全性能测试将电池置于高温环境中，观察电池是否出现漏液、膨胀等异常情况，评估电池的高温稳定性。将电池放电至低于额定电压，检查电池是否能够承受过放带来的压力，不出现安全问题。对电池进行超过额定电压的充电，观察电池是否出现热失控、燃烧等危险情况。用钢针穿刺电池，模拟电池内部短路情况，观察电池是否出现燃烧、爆炸等危险现象。06环保要求及废弃物处理严格控制废气排放在锂离子电池制造过程中，会产生一定量的废气，包括有害气体和粉尘等。为了保护环境，需要安装废气处理设备，对废气进行收集、净化和排放，确保废气排放符合国家和地方环保标准。废水处理与循环利用锂离子电池制造过程中会产生废水，其中含有重金属、有机物等污染物。需要对废水进行严格的处理，包括物理、化学和生物等多种方法，确保废水处理达标后排放或循环利用。噪声控制与治理锂离子电池制造设备运行过程中会产生噪声，对周围环境和员工健康造成一定影响。需要采取隔声、消声、减震等措施，降低噪声污染。生产过程中的环保要求分类收集与暂存对锂离子电池制造过程中产生的废弃物进行分类收集，包括废电解液、废电极材料、废隔膜等。同时，需要设置专门的暂存设施，确保废弃物得到妥善存放。无害化处理与资源化利用针对不同种类的废弃物，采取不同的无害化处理技术，如高温焚烧、化学处理等，确保废弃物处理过程中不产生二次污染。同时，积极推广资源化利用技术，将废弃物转化为有价值的资源。危险废物特殊处理锂离子电池制造过程中产生的部分废弃物属于危险废物，如废电解液等。需要按照危险废物管理要求进行特殊处理，确保不对环境和人体健康造成危害。废弃物处理措施要点三废旧电池回收建立废旧电池回收体系，通过回收站、回收企业等途径收集废旧电池，提高资源回收利用率。要点一要点二电池材料再生利用对回收的废旧电池进行拆解、破碎、分选等处理，分离出有价值