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名称:动力电池出产工艺流程及为什么要化成?
发布时间:2023-03-23 11:26:38 来源:乐鱼体育在线网址 作者:leyu乐鱼全站官网



说明:

  极芯是一个电池体系的最小单元。多个极芯组成一个模组,再多个模组组成一个电池包,这便是车用动力电池的根本结构。电池就像一个贮存电能的容器,能贮存多少的容量,是靠正极片和负极片所覆载活性物质多少来决议的。正负电极极片的规划需求依据不同车型来量身定做的。正负极资料克容量,活性资料的配比、极片厚度、压实密度等对容量等的影响也至关重要。

  拌和便是将活性资料经过真空拌和机拌和成浆状。这是电池出产的第一道工序,该道工序质量操控的好坏,将直接影响电池的质量和制品合格率。并且该道工序工艺流程杂乱,对质料配比,混料进程,拌和时刻等等都有较高的要求。这道工序便是将上一道工序后现已拌和好的浆料以每分钟80米的速度被均匀涂抹到4000米长的铜箔上下面。而涂布前的铜箔只要6-8微米厚,能够用“薄如蚕翼”来描述。涂布工序最重要的是厚度和分量的共同性。涂布至关重要,需求确保极片厚度和分量共同,否则会影响电池的共同性。涂布还必须确保没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片。否则会导致电池放电过快,乃至会呈现安全隐患。

  辊压车间里,经过辊将附着有正负极资料的极片进行辊压,一方面让涂覆的资料更严密,提高能量密度,确保厚度的共同性,另一方面也会进一步管控粉尘和湿度。

  叠片是一切工序中最重要的一道,叠片的好坏直接影响到电池的功能与质量。将辊压后的极片依据需求出产电池的尺度进行分切,并充分担控毛刺(毛刺只能在显微镜下看清楚)的产生,这样做的意图是防止毛刺扎穿隔阂,产生严峻的安全隐患。极耳模切工序便是用模切机构成极芯用的导电极耳。咱们知道电池是分正负极的,极耳便是从极芯中将正负极引出来的金属导电体,浅显的说电池正负南北极的耳朵,是在进行充放电时的接触点。

  将叠好的极芯装入铝塑壳中以便维护极芯且在注液工序封壳注液,经过焊接机器人焊接正负极极耳并裁切成需求的形状,经过X-RAY能够检测叠片工序是否有多叠少叠状况。

  水分是电池体系的大敌,电池烘烤工序便是为了使电池内部水份合格,确保电池在整个寿数周期内具有杰出的功能。为了去除水分,极芯需求进行烘烤。

  而注液,便是往极芯内注入电解液。电解液就像极芯身体里活动的血液,能量的交流便是带电离子的交流。这些带电离子从电解液中运送曩昔,抵达另一电极,完结充放电进程。电解液的注入量是要害中的要害,假如电解液注入量过大,会导致电池发热乃至直接失效,假如注入量过小,则又影响电池的循环性。

  化成是对注液后的极芯进行激活的进程,经过充放电使极芯内部产生化学反响构成SEI膜(SEI膜:是锂电池初度循环时因为电解液和负极资料在固液相间层面上产生反响,所以会构成一层钝化膜,就像给极芯镀了一层面膜。),确保后续极芯在充放电循环进程中的安全、牢靠和长循环寿数。将极芯的功能激活,还要经过X-ray监测、绝缘监测、焊接监测,容量测验等一系列“体检进程”。化成工序傍边还包含,对极芯“激活”后第2次灌注电解液、称重、注液口焊接、气密性检测;自放电测验高温老化及静置确保了产品功能。

  单个的极芯是不能运用的,只要将众多极芯组合在一起,再加上维护电路和维护壳,才干直接运用。这便是所谓的电池模组。电池模组(module)是由众多极芯组成的。需求经过严厉挑选,将共同性好的极芯依照精细规划拼装成为模块化的电池模组,并加装单体电池监控与办理设备。从简略的一颗极芯到电池包的出产进程也是适当杂乱,需求多道工序,一点不比极芯的制作进程简略。

  电池制作后,经过必定的充放电办法将其内部正负极物质激活,改进电池的充放电功能及自放电、贮存等归纳功能的进程称为化成。

  1、锂电芯的化成是电池的初使化,使电芯的活性物质激活,便是一个能量转化的进程。

  2、锂电芯的化成是一个非常杂乱的进程,一起也是影响电池功能很重要的一道工序,因为在Li+第一次充电时,Li+第一次刺进到石墨中,会在电池内产生电化学反响, 在电池初度充电进程中不行防止地要在碳负极与电解液的相界面上、构成掩盖在碳电极外表的钝化薄层,人们称之为固体电解质相界面或称SEI膜(SOLID ELECTROLYTE INTERFACE)。

  3、SEI膜的构成一方面耗费了电池中有限的锂离子,这就需求运用更多的含锂正极极料来补偿初度充电进程中的锂耗费; 另一方面也增加了电极/电解液界面的电阻构成必定的电压滞后。

  ⑴ 在必定的负极电位下,电极/电解液相界面的锂离子与电解液中的溶剂分子等产生不行逆反响;

  1、正极的确也有层膜构成,仅仅现阶段以为其对电池的影响要远远小于负极外表的SEI膜,因而本文侧重评论负极外表的SEI膜(以下所呈现SEI膜未加阐明则均指在负极构成的)。

  2、 负极资料石墨与电解液界面上经过界面反响能生成SEI膜 ,多种剖析办法也证明SEI 膜的确存在,厚度约为100~120nm ,其组成首要有各种无机成分如Li2CO3 、LiF、Li2O、LiOH 等和各种有机成分如ROCO2Li 、ROLi 、(ROCO2Li) 2 等。

  3、烷基碳酸锂和Li2CO3均为3.5V前构成SEI膜的首要成分,烷基碳酸锂和烷氧基锂为3.5V后构成SEI膜的首要成分。

  化成进程中其产气总量于电压3.0V处最大,而当化成电压大于3.5V后,则产生的气体就敏捷削减.化成电压小于2.5V时,产生的气体首要为H2和CO2等;跟着化成电压的升高,在3.0V~3.8V的范围内,气体的组成首要是C2H4,超出3.8V今后,C2H4含量明显下降,此刻产生的气体成分首要为C2H6和CH4.其间,3.0V~3.5V之间为SEI层的首要构成电压区间.而在这一电压区间,产生的气体组分首要为C2H4.因而能够以为,这时SEI层的构成机理首要是电解液溶剂中EC的复原分化.

  当电池电解液选用1mol/L LiPF6-EC~DMC~EMC(三者体积比1:1:1)化成电压小于2.5V下,产生的气体首要为H2和CO2等;化成电压为2.5V时,电解液中的EC开端分化,电压3.0~3.5V的范围内,因为EC的复原分化,产生的气体首要为C2H4;而当电压大于3.0V时,因为电解液中DMC和EMC的分化,除了产生C2H4气外,CH4,C2H6等烷烃类气体也开端呈现;电压高于3.8V后,DMC和EMC的复原分化成为主反响.此外,当化成电压处3.0~3.5V之间,化成进程中产生的气体量最大;电压大于3.5V后,因为电池负极外表的SEI层已根本构成,因而,电解液溶剂的复原分化反响受按捺,产生的气体的数量也随之敏捷下降.

  EC为碳酸乙烯酯;PC为碳酸丙烯酯;DEC为二乙基碳酸酯;DMC为二甲基碳酸酯;DME为二甲氧基乙烷;DOL为二氧戊烷; MEC为甲基乙基碳酸酯

  在电池化成的进程中不仅仅是电能与化学能的转化,一起也伴跟着热能的转化;在化成中的化学反响产生的气体包含H2,CO,CO2,C2H4,CH4,C2H6· · · ,所以在化成时电芯都有一个气囊,意图便是排出化成中产生的气体。

  SEI膜构成的质量、稳定性、界面的优化是决议电池寿数不行忽视的重要因素。

  ATL用于出产的首要的化成设备为杭州牢靠性仪器厂出产的锂离子电池化成体系分为2A/2.5A/3A等几种类型,按project又分红气压针床式/装架式/插老化板几种

  选用继电器及稳压管串联,分别给每个工位依据校准流程参数进行充放电,及恒压充电,在这进程顶用6.5位的高精度表进行监控。记载每个工位的实践参数。一起机器上的操控板也回来每个对应的回检参数。每个工位依据不同的参数巨细需求测验15次以上。上位机的校准软件依据这两个参数算出K值和B值。从K.B值中求出其工位的线性参数。依据其工位的线性参数来判别其工位的电路元件误差值。把每个工位的线性参数调集在一起经过校准软件写入AT28C256的芯片里。每个工位经过校准后,依据其线性参数来履行其工位相对当时的流程值补上差值。使实践电流电压参数和回检值共同。

  现在ATL-SSL化成设备的精度除开装架机器外,一切的化成机精度电压都在 ±2mV,电流都在±2mA之内。

  以0.02C恒流充电270min,小电流充电意图使构成的SEI膜质量、界面更好,但构成的SEI膜不稳定,易与前面的分化产品产生反响,需进一步充电使SEI膜趋于稳定。

  以0.1C充电到3.95V,在SEI膜根本构成后以稍大一点电流充,不光节省更多时刻;且构成的SEI膜细密,热稳定性更好,此刻的SEI膜将电解液与石墨彻底离隔,只许离子经过抵达石墨层。但此刻电压不能充得太高易构成析锂。

  休眠:在化成测验中表现为不做充电或放电,起到不同倍率充电流程间的转化效果;CC: constant current charge(即恒流充电),0.1C:其间0.1是倍率,C代表其容量值,如一电芯的容量是500mAh,则充电电流0.1*500则为50mA

  入炉后应检查电池barcode与DTS该通道电池barcode是否共同。

  发流程时先依据MI要求导出相应的流程名,检查流程每一步的设置与MI的要求是否相符,若有收支请联络PE工程师承认,承认无误方可发流程。

  流程发送后应敏捷检查电池电压及电流巨细,若有反常电芯(及时取出,防止电芯焚烧)

  电芯在刚发流程休眠结束后,当即检查每个电芯的电流和电压,对电压反常偏低或0电压,电流为0或电流远低于设定值,检查是否没夹好,夹子断线,夹子虚焊,没夹好的从头夹好,夹子断线或虚焊的应当即休眠该电芯将其取出,并在软件中删去其电芯编号。对电压和电流反常偏高,如电压为4499,电流为2499(1.5A的机器为1499),应当即休眠将该电芯取出,并在软件中删去其电芯编号。假如是老化板有问题,挑出送修理房修理,假如是通道有问题,应做好记载,等候工程师修理。

  假如电芯在化成过成中呈现电压和电流反常动摇,跳动,或许电流正常,电压一 直充不上去,应当即休眠该电芯,避免引起焚烧。

  搜索结束后对话框主动封闭,检查机器有否收集到实时数据顺次进行其它机器操作。

  过度充电和过度放电,将对锂离子电池的正负极构成永久的损坏,从分子层面看,能够直观的了解,过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构呈现陷落,过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去,而使得其间一些锂离子再也无法释放出来

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