锂离子电池的出产制作,是由一个个工艺进程紧密联络起来的进程。全体来说,的出产包含极片制作工艺、电池拼装工艺以及最终的注液、预充、化成、老化工艺。在这三个阶段的工艺中,每道工序又可分为数道要害工艺,每一步都会对电池最终的功能构成很大的影响。
在极片制作工艺阶段,可细分为浆料制备、浆料涂覆、极片辊压、极片分切、极片枯燥五道工艺。在电池拼装工艺,又依据电池标准型号的不同,大致分为卷绕、入壳、焊接等工艺。在最终的注液阶段又包含注液、排气、封口、预充、化成、老化等各个工艺。
电池制作进程中每道工序都会构成必定的糟蹋,糟蹋的原因有职工失误、设备失误、环境原因等等,为了确保产品的本钱率足够好,就尽量确保每一步产品都是合格的。
一、涂布的含义
浆料涂覆是继制备浆料完成后的下一道工序,此工序首要意图是将稳定性好、粘度好、流动性好的浆料均匀地涂覆在正负极集流体上。极片涂布对锂电池具有重要的含义,首要体现在以下几点:
1.对制品电池容量具有重要含义。在涂布进程中,若极片前、中、后三段方位正负极浆料涂层厚度不共同,则简单引起电池容量过低、过高,更易在电池循环进程中构成析锂,影响电池寿数。
2.对电池的安全性有重要含义。涂布之前要做好5S作业,确保涂布进程中没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片中,假如混入杂物会引起电池内部微短路,严峻时导致电池起火爆破。
3.对电池功能共同性具有重要含义。电池厂比较忌讳的是一批电池中,容量差异、循环寿数差异较大,所以在极片涂布进程中要确保极片前后参数共同。
4.对电池寿数有重要含义。浆料涂覆前后差异大、极片混入粉尘、极片左右厚度不均匀等等,都关系到电池电化学功能的好坏。
所以,该工艺对浆料涂覆的要求是:在浆料足够好的情况下,极片活物质前、中、后边密度保持共同,涂布进程中无杂质混入。当然了极片好坏的界定不只仅是以涂布的作用来决议的,假如极片呈现掉粉严峻、不耐弯折、极片中有白色气泡等现象,这便是浆料的问题了,需求从头回到第一步进行处理。
二、涂布的办法
涂布设备首要由收放卷单元、供料单元、张力操控体系、涂布机头、烘箱等部分组成。涂布能够分为搬运式涂布和挤出式涂布两种,两者各有优缺点。
搬运式涂布:涂辊滚动带动浆料,经过调整刮刀空隙来调理浆料搬运量,并使用背辊或涂辊的滚动将浆料搬运到基材上,按工艺要求,操控涂布层的厚度以到达分量要求,一起,经过枯燥加热除掉平铺于基材上的浆猜中的溶剂,使固体物质很好地粘结于基材上。如图1所示。
其长处是对浆料粘度要求不高,简单调理涂布参数,无堵料等,不足之处在关于动力电池来说涂布精度较差,无法确保极片的共同性。浆料在辊间露出于空气中,对浆料的性质有部分影响。
挤出式涂布:上料体系将涂料输送给螺杆泵,再将浆料动力输送至挤出头中,经过挤出方式将浆料制成液膜后涂布至移动的集流体上,经过枯燥后构成质地均一的涂层,如图2所示。其长处是涂膜后极片十分均匀且精度高,涂层边际平整度高,密闭操作体系,不受异物影响,合适量产。其不足之处在于设备精度要求高,保护保养要求高,浆料粘度规模要求高,改换标准时需求更换新的垫片。
三、涂布中留意的问题
涂布进程中削减涂布缺点,进步涂布质量和良品率,下降本钱是涂布工艺需求研讨的重要内容。涂布进程中产生的糟蹋首要是初始调机(跟工艺员操作水平有关)、涂布中止箔、混入异物等,每次停机都将会产生必定间隔的糟蹋。
在涂布中常常呈现的问题是:质料污染、涂布工艺不稳定、操作不标准、枯燥程序设置过错等,这些问题常常会构成极片呈现以下问题:
1.点状缺点
首要来自于浆料内气泡和混入的异物。气泡能够来自拌和中脱泡未彻底、供料作业进程中或许涂布进程中。异物首要来自于操作时的失误或环境问题。
涂布进程中,浆料内部气泡喷涂在极片上,经过烘箱烘干时,气泡决裂,在极片上构成白色圆斑。此处活物质涂层较薄,在电池充放电进程中也最易构成微短路。极片中有异物存在时,颗粒周围涂膜处是低表面张力区域,液膜向周围呈发射状搬迁,构成点状缺点。避免呈现此类缺点的手法首要有:操控操作环境、优化浆料拌和、操控涂布速度、确保基材洁净。
2.厚边缺点
极片在辊压进程中,厚边接受更大的压力,不只构成极片在横向密度上不同,也会构成厚边处活物质颗粒被碾碎。存在厚边缺点的极片经过限制后,会呈现较严峻的翘曲现象,对后续的分切、卷绕进程中也会有很大的影响。厚边处活物质颗粒被碾碎后,在充放电进程中锂离子和电子的传输途径变远,则会导致电池内阻增大极化加深,会影响电池的使用寿数和安全。
一起,因为极片边部较厚在卷芯内部构成应力集中点,此处极易产生析锂和微短路,对电池功能也是极为晦气的。产生厚边的原因是浆料表面张力的唆使,使浆料向极片边际无涂覆处搬迁,烘干后构成厚边。
有研讨发现,涂布速度对边际宽度和高度无明显影响,边际梯度跟着涂布速度增加而增大,减小空隙比( 涂布空隙/膜层厚度),能够下降边际效应。相关空隙涂布研讨结果表明,经过调整涂布空隙、压力预调整也能够下降厚边。使用增加界面活性剂下降浆料表面张力的办法也可必定程度上削减厚边的产生。
四、未来涂布工艺的开展趋势
揉捏式涂布因为具有高精度、涂布均匀、合适较大宽度涂布等长处被广泛应用于动力电池范畴,而其也逐步替代适用于中试线的搬运式涂布机。未来涂布工艺将向着高设备功能、高稼动率、在线测厚操控精度、进步枯燥功率等方向开展。