應廣大客戶需求,首先通過一圖帶大家清晰地了解整個鋰電池工藝流程。
第一步將原材料配方加工成極片,通過涂層工藝來完成,第二步將極片加工成未激活的電池;第三步工藝是檢測和包裝,核心工藝是化學和分離。
今天主要帶大家了解一下鋰電池制造工藝的前段工序和設備。
前段:用正負極活性物質涂覆極片
1、前段工序
前期工藝主要包括漿料攪拌、正負極涂料、輥壓、分切、極片制作和模切。
攪拌:首先使用鋰電池真空攪拌機,在特殊溶劑和粘合劑的作用下,將粉末狀正負極活性物質混合,高速攪拌均勻后,制成無氣泡的漿狀正負極物質。
涂層:將制成的漿料用鋰電池涂布機均勻涂在金屬箔表面,干燥,分別制成正負極片。
輥壓:壓延機通過上下輥相向運行產生的壓力擠壓極片的涂層表面。極片受到高壓的影響,從原來的蓬松狀態變為致密狀態。輥壓對能量密度的明顯關鍵。
切割:根據不同的電池型號,將輥壓好的電極帶切割成裝配電池所需的長度和寬度,切割時不出現毛刺。
2、涂布機
涂層的主要目的是在正負極表面均勻涂覆穩定性好、粘度好、流動性好的漿料。鋰電池的重要性主要體現在三個方面:一致性、循環壽命和安全性。在涂層過程中,如果極片前、中、后三段正負漿涂層厚度不一致,或極片前后參數不一致,容易導致電池容量過低或過高,在電池循環過程中可能形成析鋰,影響電池壽命。在涂層過程中,應嚴格確保無顆粒、雜物和灰塵混合到極片中。如果混合雜物,會導致電池內部微短路,嚴重時會導致電池火災和爆炸。因此,為了使中間卷繞過程盡可能均勻、緊密,正負極的涂層誤差盡可能小,涂層機的先進程度將直接影響電池的化學性能和最終產品的產量(電池制造商通常需要99%以上)。
涂布機是前期工藝的核心設備。涂布機經歷了刮刀、轉移、狹縫擠壓三種結構進化。刮刀主要用于實驗室條件;轉移涂層主要用于3C電池生產;狹縫擠壓涂料主要用于動力電池。近年來,由于動力電池生產需求的爆發,這種類型迅速增加。擠壓涂料技術作為三種最先進的技術之一,可用于高粘度流體涂料,獲得高精度涂料。從涂布機的結構分離來看,涂布頭的設計對涂布精度有著極其重要的影響。
涂布機設備的技術先進程度主要包括涂層技術、張力技術、糾偏技術、干燥技術四個方面。涂層技術需要滿足不同厚度的生產要求,現在正極鋰鋁箔的厚度已經薄到6-負極鋰銅箔厚度為8微米至4.5-6微米,隔膜涂層只有幾微米,石墨烯涂層甚至更薄,不同的厚度也需要為客戶開發不同的涂層方法,以確保漿料的涂層厚度精度控制在2微米以下。張力技術,由于張力不均勻,導致涂層質量不一致,張力不均勻狀態,導致涂層質量不一致,因此需要確保各段在片路運行過程中有良好的張力控制。糾偏技術,由于涂層設備的長度大多是幾十米,在片路運行過程中會出現位置偏差,為了確保銅膜鋁膜和非常薄的隔膜能夠在片路上順利有效地運行,實現精密涂層,需要選擇不同的驅動形式來配合響應控制系統來糾正偏差。干燥技術,涂層生產的速度瓶頸在于干燥,最直接的方法是延長風箱,但會帶來成本和占地面積,加強后需要加強糾正和張力控制,進一步提高干燥效率控制,溫度場的控制,盡量降低風箱長度。
涂層效率是領先企業進一步競爭技術實力的重要標準。目前,在保證上述技術的前提下,領先的涂布機設備專注于提高涂布效率。主要手段包括提高涂布機的運行速度和涂布寬度。蘇州東福來涂布機通過改善多種加熱方式,大大提高了運行速度和涂布效率。
3、輥壓機
輥壓的意義在于壓實極片,提高電池的能量密度。在上一道工序的涂層和干燥后,活性材料和箔的剝離強度非常低。此時,需要輥壓,以增強活性材料與箔的粘接強度,防止在電解質浸泡和電池使用過程中剝離。適當的壓實密度可以增加電池的放電容量,減少內阻,減少極化損失,延長電池的循環壽命,提高鋰離子電池的利用率。極輥壓力一般由雙輥壓力機完成,由兩個鑄鋼壓力輥、電機和傳動軸組成。打開輥壓模式后,電機驅動上下輥同時旋轉,卷機構拉極片穩定穿過輥壓間隙,最終壓到所需的壓實密度。
輥壓過程對電池性能影響很大。輥壓過程中會出現幾個典型問題:①極片的厚度不一致。不一致的厚度意味著活物質的密度不一致,鋰離子和電子在極片中的傳輸和傳輸速率也會有所不同。當電流密度不同時,很容易導致鋰晶體沉淀,不利于電池性能。此外,當極片厚度不同時,活性物質與集流體之間的接觸電阻也不同。極片越厚,內阻越大,電池極化越嚴重,影響電池容量。②極片部分過壓。由于涂層時部分位置厚度過厚,輥壓后可能出現過壓。過壓位置的活物質顆粒破碎,活物質顆粒接觸緊密。在電池充放電過程中,電子導電性增強,但離子移動通道減少或堵塞,不利于容量發揮,放電過程中極化增加,電壓降低,容量降低。同時,過壓會影響電解質的滲透效果,對電池的性能也有很大的影響。
從工藝流程來看,輥壓質量也會直接影響后續極片的性能。測量輥壓機技術的先進程度,主要取決于表面密度和壓實密度。推薦蘇州東福來輥壓設備,它能夠很好保證產品性能穩定。
4、分切機
分切機的功能是將輥壓后的極片切割到所需的寬度,這是繞組的前一個關鍵過程。低端分切機機械精度低,張力控制簡單,不能適應超薄膜材料的分切。隨著用戶對分切效率和質量要求的提高,高端分切機逐漸具有波邊分切功能,具有良好的張力控制技術,優化分切速度和質量。
下篇將帶大家了解鋰電池制造工藝的中后段工序和設備。
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