软包电池制造工艺简介

锂电联盟会长 2024-04-15 12:09
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软包电池工艺流程

1、软包电池概念

锂电池根据外形来分,目前新能源汽车市场上常见的电池分为三类:方型铝壳电池、软包电池及圆柱电池,前面分享了方型铝壳电池工艺流程,本次分享软包电池。

软包锂离子电池是指采用铝塑膜为外包装的电池。相比于方形铝壳电池及圆柱电池,软包电池在发生安全隐患的时候一般先胀气,或者从冲破封印处释放能量,不易发生爆炸,因而安全性能更高;同时,同等容量的软包电池要比方形铝壳轻,具有更高的能量密度。

软包电池的形状可根据客户的需求定制,设计上更加灵活,在新的型号的电池开发上更占优势。近年来,随着锂离子电池生产工艺的不断提升及设备的改进,软包电池的生产效率也在不断提升。

2、软包电池常见工艺流程

工艺流程主要包括:匀浆、涂布、辊压、切片、叠片、封装、注液、化成几个工序:

匀浆:锂离子电池的极片是电芯中最重要的组成部分,匀浆即指锂离子正负极片上的所涂浆料的制备过程,浆料的制备需要将正负极物料、导电剂及粘结剂进行混合,所制备的浆料需要均一、稳定。不同锂电池生产厂家都有自己的匀浆工艺配方,匀浆过程中的加料顺序、加料比例及搅拌工艺都对匀浆效果有着极大的影响。匀浆结束后需要对浆料进行固含量、粘度、细度等测试,以确保浆料性能满足要求。


涂布:制备好的正、负极浆料需涂覆在铝箔或者铜箔上并烘干,这个过程即为涂布。涂布工艺是锂离子电池制造的核心工序,在很大程度上决定着锂离子电池的性能。


辊压:涂布后的极片还需经过碾压,碾压是通过轧辊与极片之间产生的摩擦力将极片拉进旋转的轧辊之间,电池极片受压变形,并致密化。极片的碾压是正负极板上材料压实的过程,其目的在于增加正极或负极材料的压实密度。


切片:由于产能及效率要求,生产中的极卷都相对较大,碾压后的极卷还需切至所需极片尺寸,这个过程就是分切和冲片的过程。


叠片:分切后的极片需要按照负极、隔膜、正极、隔膜、负极、隔膜、正极……正极、隔膜、负极的顺序进行堆叠,这个过程称为叠片,堆叠之后的极片称之为电芯。叠片的方式包括Z字型叠片及摇摆式叠片。


封装:堆叠好的电芯还需经过极耳焊接,将焊接好的电芯放置于冲坑后的铝塑膜中并进行顶、侧封等工序,即为封装。


注液:注液即向封装后的电芯中注入电解液的过程。电解液的作用是为电池中离子的传输提供载体。在电解液中加入特定的添加剂,可以提高锂离子电池在安全或高低温等方面的性能。

化成:注液后的电池还需在小电流下进行充电,相当于对锂离子电池的激活过程。首次充电过程中负极的表面会形成SEI膜。SEI膜的性能直接决定了锂离子电池的倍率、自放电性能,因此化成工艺的好坏直接决定了电池的质量。

软包电池在工业生产中的制备流程

1

前段

一、工艺流程图
二、搅拌
浆料搅拌是将活性物质、导电剂、分散剂、粘结剂、添加剂等组分按照一定的比例和顺序加入到搅拌设备中,在设备产生的翻动、揉捏、剪切等机械作用下混合在一起,形成均匀稳定适合涂布的固液悬浮体系。
搅拌出好浆料的三个关键要素:润湿、分散、稳定化
三、涂布
涂布目的:在适当烘烤条件下,将适当粘度的浆料以适当的涂布速率涂覆在相应的箔材上。
严格按照工艺文件涂布,工艺文件需要注意的参数,箔材规格,单双面涂布质量,大小间距及总长,留边大小。
四、辊压
辊压目标:使正负极物质按设定压实密度将活性物质与箔材连接在一起。 
关注要点:正极压厚太小易造成断片,负极压厚太小会造成负极压实,导致负极接收锂离子和电子的能力减弱而析锂
五、分切
分切目的:将极片分切成要求宽度规格的条料。
注意要点:毛刺、粉尘。
六、模切
模切目的:将条料极片模切成要求大小规格的片料。
注意要点:毛刺、粉尘。

2

中段


一、工艺流程图
中段是将正负极片、隔膜、极耳组装到一起,放入铝塑膜壳内,注入电解液,封装成电芯的过程。
二、烘烤
将极片中游离态的自由水通过真空高温烘烤抽出,保证极片干燥无水,避免化成不良副反应的发生。
三、叠片
将干燥完成的极片,按照负极-隔膜-正极-隔膜的顺序进行精准叠加成为电芯,叠片完成后进行贴胶固定。
四、Hi-pot(短路测试)
Hi-pot目的:将有短路隐患的电芯通过高压尖端放电效应击穿隔膜识别筛选出不良电芯。
五、焊接
将正、负极极耳,通过超声波焊接装置焊接在电芯铝、铜箔箔材上,为封装提供熔合界面,同时提供电流引出端子。
六、热封
将冲坑后的铝塑膜壳体、焊接后电芯通过顶侧封封装(PP熔合在一起)成为一个整体。
七、注液
将定量的电解液注入到热封后电芯内,并通过真空封装使电芯内部与外界环境隔绝,最后在铝塑膜表面喷码,实现信息追踪。


3

后段



一、工艺流程图
后段是指将注液完成的电芯进行激活、除气、筛分、包装出货的过程。
二、预充
预充目的:1.形成致密SEI膜;2.激活电芯活性材料。

三、Degassing(除气)
Degassing目的:
1.抽出电芯化成过程中产生的气体及少量多余的电解液。
2.将电芯内部环境与外界环境隔绝,同时保持电芯内部处于负压状态。
四、K值测试
K值测试目的:通过OCV测试筛选出电压不良、电压降不良、内阻不良的电芯。
五、分容
分容目的:
1.测量规定要求下的电芯容量。
2.按要求电压出货。


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