锂离子电池生产工艺.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：锂离子电池原理及工艺流程一、原理1.0正极构造LiCoO2(钴酸锂)+导电剂+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔）正极2.0负极构造石墨+导电剂+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+集流体（铜箔）负极3.0工作原理3.1充电过程：一个电源给电池充电此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞“游泳”到达负极与早就跑过来的电子结合在一起。正极上发生的反应为LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)负极上发生的反应为6C+XLi++Xe=====LixC63.2电池放电过程放电有恒流放电和恒阻放电恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知只要负极上的电子不能从负极跑到正极电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的方向相同但路不同放电时电子从负极经过电子导体跑到正极锂离子Li+从负极“跳进”电解液里“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞“游泳”到达正极与早就跑过来的电子结合在一起。二工艺流程1.正负极配方1.1正极配方（LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔）正极）LiCoO2(10μm):93.5%其它：6.5%如Super-P:4.0%PVDF761:2.5%NMP（增加粘结性）:固体物质的重量比约为810:1496a)正极黏度控制6000cps(温度25转子3)；b)NMP重量须适当调节达到黏度要求为宜；c)特别注意温度湿度对黏度的影响钴酸锂：正极活性物质锂离子源为电池提高锂源。钴酸锂：非极性物质不规则形状粒径D50一般为6-8μm含水量≤0.2%通常为碱性PH值为10-11左右。锰酸锂：非极性物质不规则形状粒径D50一般为5-7μm含水量≤0.2%通常为弱碱性PH值为8左右。导电剂：提高正极片的导电性补偿正极活性物质的电子导电性。提高正极片的电解液的吸液量增加反应界面减少极化。非极性物质葡萄链状物含水量3-6%吸油值~300粒径一般为2-5μm；主要有普通碳黑、超导碳黑、石墨乳等在大批量应用时一般选择超导碳黑和石墨乳复配；通常为中性。PVDF粘合剂：将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。非极性物质链状物分子量从300000到3000000不等；吸水后分子量下降粘性变差。NMP：弱极性液体用来溶解/溶胀PVDF同时用来稀释浆料。正极引线：由铝箔或铝带制成。1.2负极配方（石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+集流体（铜箔）负极）负极材料：94.5%Super-P:1.0%SBR:2.25%CMC:2.25%水：固体物质的重量比为1600:1417.5负极黏度控制5000-6000cps(温度25转子3)水重量需要适当调节达到黏度要求为宜；特别注意温度湿度对黏度的影响2.正负极混料★石墨：负极活性物质构成负极反应的主要物质；主要分为天然石墨和人造石墨两大类。非极性物质易被非极性物质污染易在非极性物质中分散；不易吸水也不易在水中分散。被污染的石墨在水中分散后容易重新团聚。一般粒径D50为20μm左右。颗粒形状多样且多不规则主要有球形、片状、纤维状等。导电剂：提高负极片的导电性补偿负极活性物质的电子导电性。提高反应深度及利用率。防止枝晶的产生。利用导电材料的吸液能力提高反应界面减少极化。（可根据石墨粒度分布选择加或不加）。添加剂：降低不可逆反应提高粘附力提高浆料黏度防止浆料沉淀。增稠剂/防沉淀剂（CMC）：高分子化合物易溶于水和极性溶剂。异丙醇：弱极性物质加入后可减小粘合剂溶液的极性提高石墨和粘合剂溶液的相容性；具有强烈的消泡作用；易催化粘合剂网状交链提高粘结强度。乙醇：弱极性物质加入后可减小粘合剂溶液的极性提高石墨和粘合剂溶液的相容性；具有强烈的消泡作用；易催化粘合剂线性交链提高粘结强度（异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的大批量生产时可考虑成本因素然后选择添加哪种）。★水性粘合剂（SBR）：将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。小分子线性链状乳液极易溶于水和极性溶剂。增稠剂/防沉淀剂（CMC）：高分子化合物易溶于水和极性溶剂。★负极引线：由铜箔或镍带制成。去离子水（或蒸馏水）：稀释剂酌量添加改变浆料的流动性。2.1正极混料原料的掺和：（1）粘合剂的溶解（按标准浓度）及热处理。（2）钴酸锂和导电剂球磨：使粉料初步混合钴酸锂和导电剂粘合在一起提高团聚作