18650锂离子电池生产工艺及流水线设计技术分析(续)

 

4、原材料及设备的选取：主要原料为LiCoO、石墨、乙炔黑、导电石墨、PVDF、NMP、MCMB、隔膜、电解液、铝箔、铜箔、极耳、钢壳、PVC等；主要仪器设备有真空混料机、间隙涂布机、碾压机、极片连轧生产线、全自动分切机、全自动极耳焊接贴胶机、半自动卷绕机、全自动注液机、滚槽机、封口机、全自动清洗机、化成设备、全自动喷码机、分容柜等。

5、电池的制备工艺设计

1）制片车间的工艺设计

（1）制片车间的工艺流程为：正、负极配料→正、负极涂布→正、负极对辊→正、负极分切→正负极烘烤。这是制作电池的第一个大环节，每道工序都很重要，操作不当，会直接影响产品的性能，增加残次品的比率。

（2）为了企业的经济效益，所以对质量要严格把控，现将工艺重点叙述如下：

A.确定电池的额定容量及用料量设额定容量为2300mAh，正极加料比按钴酸锂:导电剂:粘结剂:制胶溶剂=100:0.77:1.35:34的比例配制。负极加料比按石墨粉:导电剂:SBR:CMC:制胶溶剂=100:2.1:4.2:1.7:92的比例配制。

B.正、负极的配料仪器如图3所示。

 

图3左、右分别为正、负极拌料仪器

C.正负极粉体过筛:正负极粉体过筛是为了除去正负极材料中的金属杂质，主要为铁。

*正极工艺：a、筛网目数，粉体150目、super-p100目。

b、筛网外观：筛网无破损，网目无干料及杂质堵塞等现象。

c、真空输送管无堵塞、通气不顺，罐体清洁无污物、杂质。

*负极工艺：a、筛网目数，粉体150目、导电剂50目。

b、筛网外观：筛网无破损，网目无干料及杂质堵塞等现象。

c、真空输送管无堵塞、通气不顺，罐体清洁无污物、杂质。

D.涂布工序：涂布机、碾压机如图4、图5示。涂布工艺要求箔材外观表面、切面平整，色泽均一，无明显亮线、明显凹凸点、暗痕条纹等，边缘无明显翘边和褶皱，无掉粉，管芯无生锈。

 

图4涂布机

 

图5碾压机

*箔材按表1的要求进行选取。

 

*涂布厚度按表2进行设置操作。

 

E.分切工序:由于18650电池的直径为18毫米，电池芯的直径应控制在17.5-18毫米之间，因此极片不能过长，否则卷成的电芯无法放入筒体中，极片过短会使电芯无法填满电池筒体，造成安全隐患;锂离子18650电池与镍氢电池不同，它的盖体时一个复合件，既有能在内压过高和过充时自动打开的安全阀，还有一个降低或终止充电的温度系数电阻元件(CPTC);因此设计极片宽度时预留10-15毫米的空间，按以下工艺执行。

*小片宽度：正极：56±0.1mm负极：58±0.1mm

*毛刺：≤12um

*极片弧形度：负极：679mm长（一片）弧高≤0.68mm

*正极：660mm长（一片）弧高≤0.66mm

 

图6卷绕机

 

图7切割机

2)装配车间的工艺设计:装配车间的工艺流程为：卷绕→入壳→滚槽→极组烘烤→注液→激光焊→封口。

 

 

（1）现将卷绕工艺设计如下：卷绕就是用隔膜把正负极极片隔开，卷裹在一起，为入壳做准备。在卷绕前，应对极片裁切进行正、负极片毛刺检测，毛刺应小于等于12um；正、负极耳焊接拉力均大于等于15N；烫孔无变形；隔膜平整、无褶皱破损、依附芯孔壁、无反弹堵孔；卷绕时应注意对齐度：从卷芯边缘方向，负极完全包住正极，尺寸要求应为1±0.7mm；宽度方向隔膜完全包住负极，尺寸要求应为1±0.5mm。全自动卷绕机如图2-9所示，卷好的成品如2-10所示，应无损伤毛刺等不良。

（2）其它工序仪器部分展示:

*图8全自动卷绕机

 

*图9卷好的电芯

 

*图10全自动注液机

 

*图11卷好的电芯

 

*图12全自动注液机

 

 

 

(未完/待续)