圆柱电芯18650制造过程及流程培训课件

1、圆柱电芯18650制造过程及流程培训,品质部 日期：2014.9.15,锂电池的正极材料是氧化锂钴，负极材料是碳材。电池通过正极 产生的锂离子在负极碳材中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程， 所以人们称之为Li-ion。,什么是锂离子电池？,锂电池的工作原理是什么？ 工作原理即充放电原理。Li-ion（锂电池）的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。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，达到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。同样，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

2、锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，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。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极负极正极的运动状态。Li-ion就象一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅两端来回奔跑。所以，Li-ion（锂电池）又叫摇椅式电池。,什么是锂离子电池？,充电 正极反应：LiCoO2 = Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- 负极反应：C + xLi+ + xe- = CLix 电池总反应：LiCoO2 + C = Li1-xCoO2 + CLix -放电,正电极 LiCoO2,负电极 C,Li+,Li+,Li+,Li

3、+,Li+,Li+,氧,钴,锂离子,炭,e-,e-,e-,e-,e-,e-,e-,正极匀浆,正极涂布,正极碾压,正极分切,卷绕,入壳,滚槽,注液,激光焊,封口,预充,OCV0,第一次 高温存储,OCV1,第三次 常温存储,OCV2,第四次 常温存储,OCV3,分容,OCV4,分级,包装,正极片 烘烤,极组烘烤,热缩,喷码,制片车间,装配车间,化成车间,包装车间,负极匀浆,负极涂布,负极碾压,负极分切,负极片 烘烤,正极制胶,负极制胶,干燥存储,二次清洗,X-ray检测,一次清洗,涂防锈油,壳体喷码,第二次 常温存储,数据装载,托盘注销,外观全检,喷等级码,入库,外观全检,外观全检,等级扫描 检

4、查,正 极 匀 桨,搅拌机,浆料小车,钴酸锂,导电剂,胶液,溶剂,粘结剂,制 胶 罐,正极制胶匀桨工序关键要点：,正极来料的确认：1、标识：清晰、明确，与BOM、发料单、工艺标准相一致。 2、外观：包装完整，符合制程检验标准。 3、保质：在有效期范围内。 加料比：严格按电池工艺标准执行 钴酸锂:导电剂:粘结剂:制胶溶剂=100:0.77:1.35:34 搅拌速度、时间：严格按电池工艺标准执行 胶液的粘度、固含量、外观：1、胶液的粘度、固含量按工艺标准进行检验和控制 2、胶液的外观要求：无色透明粘稠状、均匀、无白点、 无沉淀、无杂质等。 粉体过筛：1、筛网目数，粉体150目、super-p 10

5、0目 2、筛网外观：筛网无破损，网目无干料及杂质堵塞等现象。 3、真空输送管无堵塞、通气不顺，罐体清洁无污物、杂质。 除铁比率：来料和除铁后铁，铜，镍均要小于100PPM； 除铁比率=除铁前铁含量（PPM）-出铁后铁含量（PPM） 电子秤的稳定性：用20Kg砝码每天校准一次。 搅拌机的循环水温度、搅拌速度、搅拌时间、加料的顺序：严格按工艺标准去设置和控制 浆料的粘度、固含量、外观：1、浆料的粘度、固含量按工艺标准进行检验和控制 2、胶液的外观要求：黑色均匀粘稠状胶体、无气泡、杂质、大颗粒、 絮状凝胶、油污、沉淀等现象。 抽真空要求：真空度为-（0.085-0.1）MPa 干混罐残留物的清除：

6、罐内清洁、无污物、杂质。,负 极 匀 桨,搅拌机,浆料小车,石墨,导电剂,胶液,粘结剂 SBR,溶剂,CMC,制 胶 罐,负极制胶匀桨工序关键要点：,负极来料的确认：1、标识：清晰、明确，与BOM、发料单、工艺标准相一致。 2、外观：包装完整，符合制程检验标准。 3、保质：在有效期范围内。 加料比：严格按电池工艺标准执行 石墨粉:导电剂:SBR:CMC:制胶溶剂=100:2.1:4.2:1.7:92 搅拌速度、时间：严格按电池工艺标准执行 胶液的粘度、固含量、外观：1、胶液的粘度、固含量按工艺标准进行检验和控制 2.开盖检查，每次取胶液上层和下层，无色透明粘稠状、均匀、 无白点、无沉淀、无杂质

7、等。 粉体过筛：1、筛网目数，粉体150目、导电剂 50目 2、筛网外观：筛网无破损，网目无干料及杂质堵塞等现象。 3、真空输送管无堵塞、通气不顺，罐体清洁无污物、杂质。 除铁比率：来料和除铁后铁，铜，镍均要小于100PPM；除铁比率=除铁前铁含量（PPM）-出铁后铁含量（PPM） 电子秤的稳定性：用20Kg砝码每天校准一次。 搅拌机的循环水温度、搅拌速度、搅拌时间、加料的顺序：严格按工艺标准去设置和控制 浆料的粘度、固含量、外观：1、浆料的粘度、固含量按工艺标准进行检验和控制 2、胶液的外观要求：黑色均匀粘稠状胶体、无气泡、杂质、大颗粒、 絮状凝胶、油污、沉淀等现象。 抽真空要求：真空度为-

8、（0.085-0.1）MPa 干混罐残留物的清除： 罐内清洁、无污物、杂质。,涂 布,准备好的浆料,涂布机烘区,涂布机排废气管,涂布工序关键要点：,箔材外观：表面、切面平整，色泽均一，无明显亮线、明显凹凸点、暗痕条纹等，边缘 无明显翘边和褶皱，无掉粉，管芯无生锈。 标识、外保护： 有保护膜及完整的合格标识卡 箔材厚度： 铜箔 102um 铝箔 162um 箔材面密度：铜箔 8.750.4mg/c 铝箔 4.320.4mg/c 箔材宽度：铜箔 6102mm 铝箔 6002mm 浆料来料检：随工单填写内容完整、字迹清楚，固含量及粘度符合匀浆工艺标准。 运浆小车的清洁效果：运浆小车内、外表面洁净无异

9、物，除铁器表面铁粉清洁干净。 料槽中的浆料的外观：无气泡、硬块、水珠，色泽均一 极片粘附力：符合正、负极片粘附力测试作业指导书 料槽浆料的高度：料槽的2/3高度 浆料涂布前放置时间： 正、负极： 小于等于8小时 涂布时的走速： 10米/分钟 涂布A、B面的烘区温度：严格按涂布机头作业指导书控制 A面敷料量： 正极： 25.160.5mg/c 负极： 10.940.18mg/c B面敷料量： 正极： 21.160.48mg/c 负极： 11.040.18mg/c A、B面各段长按工艺标准执行 A、B面涂敷对齐度：正极： 首齐（ 1.0mm) 负极：首齐（ 1.0mm) 极片压边宽：正极：51mm

10、 负极： 51mm 失重比：正、负极： 0.2% 环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,碾 压,碾压机,碾压工序关键要点：,辊轮走速 ：正极： 30m /min 负极一次碾压： 30m /min 负极二次碾压： 20m /min 压力 ： 正极： 130-170t 负极： 100t 张力 ： 正极： 放卷张力初值设定为5.01N 收卷张力初值设定为 7.52N 负极： 放卷张力初值设定为5.52N 收卷张力初值设定为7.52N 厚度： 正极： 135-140um 负极： 一次碾压1803um 二次碾压1583um 极片外观：收卷整齐,极片无结疤、断片、折皱、掉料不良. 环境粉尘、环境温湿度

11、：见环境控制工艺标准,分 切,分切机,分切刀,分 切 直 观 图,分切工序关键要点：,小片宽度：正极：560.1mm 负极： 580.1mm 毛刺： 12um 极片弧形度：负极：679mm长（一片）弧高0.68mm 正极：660mm长（一片）弧高0.66mm 掉料露箔：依制程检验标准 刀具走长更换周期:依西村分切刀管理规定 速度张力:依正、负极分切作业指导书 环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,极片烘烤,烘烤工序关键要点：,烘烤温度和时间：正极：主加热设定温度：752 辅加热设定温度：452 烘烤时间为：8小时 压力：加热启动压力100Pa，真空泵运作压力300Pa N2气保护降温，主加

12、热温度降低到50 以下时取出 负极：主加热设定温度：652 辅加热设定温度：402 烘烤时间为：10小时 压力：加热启动压力100Pa，真空泵运作压力300Pa N2气保护降温，主加热温度降低到50 以下时取出 极片外观：无掉料、烤黄，无烘烤不干 烘室清洁： 洁净、无尘 探针：贴牢在极片涂层上、无损坏、露头10mm 环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,卷 绕,正极耳 焊接台,负极耳 焊接台,正极片卷,负极片卷,隔膜2卷,隔膜1卷,终止胶带卷,卷芯运输带,卷 绕 单 个电芯,电芯卷绕前正面图,电芯卷绕前截面图,卷绕出的电芯,卷绕工序关键要点：,卷针外观：表面无损伤及毛刺等不良 卷绕张力：正

13、极缓冲轮张力，负极缓冲轮张力，隔膜纸张力依工艺标准设定 对齐度：从卷芯边缘方向，负极完全包住正极，尺寸要求：10.7mm；宽度方向隔膜完全包住负极，尺寸要求： 10.5mm 极片裁切毛刺： 正、负极片裁切后进行毛刺检测，毛刺12um 极耳焊接拉力：正、负极耳焊接拉力均15N。 极耳外露尺寸：工艺标准 烫孔外观：烫孔无变形，隔膜平整、无褶皱破损、依附芯孔壁、无反弹堵孔 阻抗：检测电压：500V，内阻20M 为短路 负极插入量：见工艺标准 正极胶带贴料长度：见工艺标准 卷芯外观：卷绕整齐，依制程检验标准检验 环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,入 壳,入壳工序关键要点：,电芯/极组外观： 无

14、损伤、电芯壳体无划痕、变形、下绝缘片无变形、无缺少， 正、负极耳无歪斜、褶皱 设备稳定性： 不能漏下垫片、垫片异位。 环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,滚 槽,滚槽工序关键要点：,点焊拉力：大于等于8N 阻抗：检测电压：500V，内阻20M，判定为短路 点焊外观：底部焊斑正常，无凹凸点、凹凸面，无焊焦、无镀层脱落 滚槽外观：槽口光滑无滚裂、无波浪边，无变形，钢壳内外壁无镀层受损、裂纹、划痕 尺寸：槽口内径、槽路宽度、肩高、总高 入钢芯后电芯外观：入钢芯到位，钢芯上端平齐于上垫片平面，无隔膜堵孔 环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,注液前极组烘烤,真空管,氮气管,注液前极组烘烤工序

15、关键要点：,烘烤温度和真空度：温度为85，真空度为 -（0.085-0.1）MPa 烘烤时间：4小时 干燥剂的确认：每次放入量为120g， 当干燥剂已经有2/3有白色粉末变成褐色液体时需要更换。,注 液,海霸泵,电解液,氮废气,注液工序关键要点：,电解液的含水量：含水量 20 ppm 电子称准确度：计量器具点检表要求标码：50g/100g 注液量：5.30.2g 外观：无端口变形、破损、无高温胶纸脱落、无极耳断裂 环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,激光焊接,压帽盖,激光焊工序关键要点：,焊接拉力：6N 焊接外观：无虚焊、焊焦、焊穿、焊渣，无极耳弯褶、断裂 环境粉尘、环境温湿度：见环境控

16、制工艺标准,封口,封口前,一封后,二封后,三封后,封口工序关键要点：,封口尺寸，二封端高 封口压力： 6MPa 封口外观：端口平整，无裂纹、飞边、壳身和底部无破损、划痕 环境粉尘、环境温湿度：见环境控制工艺标准,一次清洗,清洗液,纯净水,热风,待清洗电池放入区,清洗后电池取出区,关键要点： 缓蚀剂的配比，热风温度100-110 ；防锈温度30-45；走带速度2.5-3.0m/min 电池外观 ：清洗前电芯外观符合来料等级，清洗后电芯表面无水珠，无电芯表面发黄，清洗过程无卡料；电芯在转化成后须在10分钟内清洗完毕。,壳体喷码,4VM9A01 ABA,4VM9A01 ABA,关键要点： 壳体喷码与

17、标识卡上信息吻合,干燥存储,关键要点： 1、RH15%， 2、T30 3、贮存时间H=40h48h 4、标识卡与电芯喷码相符,外观全检,关键要点： 挑出所有外观不良品,二次清洗,清洗液,纯净水,热风,待清洗电池放入区,清洗后电池取出区,关键要点： 缓蚀剂的配比（NaNO2）， 喷淋槽漂洗槽换水， 过滤棉芯堵塞后须及时更换， 水温、烘区温度、走带速度,测X-ray,测X-ray,关键要点： 对齐度 0.2mmT11.55mm（顶部） 0.9mmT12.2mm（底部） 0.3mmT41.7mm（顶部、底部）,涂防锈油,防锈油,热缩,热风,4VM9A01 ABA,关键要点： 外观：1.热缩外观不良的

18、返修率不高于0.5% 2.设备无卡料，稼动率不低于90%,预充,预充工序关键要点：,1.0.2C恒流恒压充电420分钟； 2.充电初始1小时内通道亮红灯的电池需复核，确认是否为零电压电芯； 3.充电后，每3小时巡检电芯表面温度，以确认是否有过热电芯（电芯表面温度环境温度+5视为过热电芯）；上下柜时不得划伤钢壳、热缩膜； 经过预充后的电池开始有电了，之前工序上的电池是不带电的. 什么是化成，为什么要化成？ 组装后的电池，被给予一定的电流，使得电池正负极活性物质被激发，最后使电池具有放电能力的电化学过程称为化成； 电池只有经过化成后才能够用来作为电源使用。 什么是电池内阻？ 是指电池在工作时，电流

19、流过电池内部所受到的阻力。电池内阻值大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注：测量电池的内阻需用专用内阻仪测量，才能确保所得到的值的精确度。 什么电压？ 电压是指电池正负极之间的电势差。一般情况下，Li-ion电池充满电后开路电压为4.14.2V左右，放电后开路电压为3.0V左右。通过对电池的开路电压的检测，可以判断电池的荷电状态。,OCV0,关键要点： 1、测量电池的电压 2、良品电压范围4150mV4200mV. 3、 电压检测前须将漏液电池先挑出,第一次高温存储,关键要点： 老化时间:3天，温

20、度:42T48， 电芯预充下柜到入高温老化房的时间不超过36h,第二次常温存储,关键要点： 10T30， 1天,外观全检,关键要点： 挑出外观不良品,喷码,18650C4 4VM9A01 000001,18650C4 4VM9A01 000001,关键要点： 喷码内容正确、清晰，读码正确、 无重码、无跳码,数据装载,关键要点： 电芯的信息通过编码查询是正确和唯一的, 需单独装载的批次与正常批分开,子批次信息与随工单相符合.,OCV1,关键要点： 测试电压/内阻 1、每个电池电压和内阻均须准确检测,检测的数据上传到数据库. 2、异常通道需复核, 电压精度0.2mV、内阻精度0.5m,第三次常温度

21、存储,关键要点： 10T30，7天,OCV2,关键要点： 测试电压 1、每个电压均须准确检测,每个托盘的数据须上传到数据库; 2、异常通道需复核,第四次常温度存储,关键要点： 10T30，7天,OCV3,关键要点： 1、测试电压 2、每个电压均须准确检测,每个托盘的数据须上传到数据库; 3、异常通道需复核 4、每批OCV3检测完毕,须做自放电结算,分容,关键要点： 1、所有良品电池均须分出其容量，分容后的数据准确上传到数据库 2、分容过程的电流电压正常 3、分容前电池已测完OCV3，且该批电芯已做完自放电结算。 4、环境温度不能超出30流程发送后前30分钟全检流程进行状况，并做好首检记录,什么

22、是分容？ 电池在制造过程中，因工艺原因使得电池的实际容量不可能完全一致，通过一定的充放电制度检测，并将电池按容量分类的过程称为分容。 如何计算Li-ion电池的放电容量？ 电池放电容量均是指在一定倍率的恒流下放电至3.00V时所持续的时间。电池在不同温度下的放电容量均可根据该电池的放电时间(T)和放电电流(I)来计算的公式位： C(mAh)=I(mA)*T(h)。 以公司的产品为例如，一只BAK18650C4额定容量为2200mAh的电池在常温下用恒流0.5C(1100mA)放电，由4.2V放电至3.00V时所持续的时间为123min，利用以上的公式计算它的放电容量(C)应是：放电电流I(1100mA)*放电时间123/60(h)=2255mAh， 由此得出该电池的放电容量为225