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锂离子电池涂布方法及流程,含搅拌、辊压、分切等工序

来源:小编 发布时间:2026-02-19 次浏览

简简单单来讲,锂电池制造的过程,就是使那一堆呈现为粉末状的材料,转变成为具备充放电功能的成品,然而,在这整个过程里,假设其中随便哪一个环节出现了问题,那么最终到达用户手上,极有可能就是一块毫无用处的废电池。从开始进行浆料搅拌,然后历经一道道环节一直到出厂检测,这前前后后十几个工序都充满了风险,哪怕仅仅是出现一个微米级别的误差,又或者是一分钟的烘烤时间没有精准把控好,都很有可能致使整批次的电池全部报废。

浆料制备是电池性能的起点

搅拌混合并非就是简单的锂电浆料,而是经特定顺序、工艺把正负极活物质、导电剂、粘结剂以及溶剂制成非牛顿流体。该过程颇为讲究,加料顺序有误便会致使导电剂团聚,搅拌速度过快会产生过多热量致使粘结剂失效,真空度不足则会混入气泡影响后续涂布。诸如三元材料与磷酸铁锂的浆料配方有很大差异,前者固含量能达到70%以上,后者通常仅能达到50%左右。

按要求制好的浆料,得同时满足粘度方面要求以及粒度方面要求才行,其流动性要好方可确保涂布达成均匀状态。要是粘度过高,那浆料于管道之中根本推不动,如此涂出来必然存在厚薄不均的情况;而若粘度过低,又会致使流挂以及厚边这些问题出现。通常来讲,正极浆料的粘度被控制于3000至6000毫帕秒的范围,负极浆料相对稍低一点,2000至4000毫帕秒较为适宜,至于粒度则需要控制在微米级别这里。

涂布决定极片基础质量

浆料被涂布均匀覆盖于铜箔或者铝箔之上,此为涂布过程,当下主流方式是按条缝式挤压涂,其涂精度相较于刮刀直涂可高出来很多。比亚迪以及宁德时代的涂布机头速度已能够达到每分钟80米之上,面密度控制精度处于正负1克每平方米以内。在涂布现场最害怕出现的便是,开始时有厚重之处,而末尾处较薄,还有横纵条纹情况,这些情况通常是跟背辊压力还有垫片厚度存在关联,经验丰富工匠听一听机器所产生的声音就能对产生的问题做出判别。

需对涂布后的极片就面密度、粘结性以及含水率这三项核心指标展开检测。如果面密度不均匀,那就表明电池容量将会出现波动,倘若粘结性不佳,那么极片在后续工序里就容易出现掉粉情况,要是含水率超出标准,便会在电池内部发生副反应。当下众多厂家运用在线 X 射线面密度仪进行实时监测,一旦发现问题即可及时予以调整。

辊压让电极更致密

涂布后的极片,会经由两个钢辊进行压实操作,使其达到指定厚度,此操作被称作辊压,这么做的目的在于,降低物质间的接触电阻,进而提升电池的体积利用率,在这个过程当中,进料角度以及压力值必须要进行精确控制,通常情况下,磷酸铁锂正极的压实密度能够达到每立方厘米2.3至2.5克,三元材料的压实密度则能够超过3.4,如果辊压的速度过快,那么就容易出现收卷不整齐以及皱边的情况,要是压力太大,又会致使掉料以及粘辊的问题发生。

经过辊压操作之后的极片不是那种不能太实态也不是那种不能太松垮,要是极片表现得太实态,那么电解液便浸润不进去,要是极片呈现得太松垮,那么电阻就会大电容量发挥程度就出不来。一般情况下极片辊压之后会出现百分之十到百分之二十的厚度反弹情况,这种反弹量和粘结的剂种类以及大环境湿度状况都是存在关联关系的。好多工厂在辊压之后紧接着连上激光测厚仪,将所数据状况反馈给辊压机进而自动进行调整间隙。

分切卷绕要精确对位

宽幅极片被切成设计宽度窄带的操作是分切,借由上下刀模剪切的办法来形成极耳。刀模间隙的调整属于一项技术活,间隙太紧会对集流体造成损伤进而产生毛刺,间隙太松则无法切断材料。18650电池的极耳宽度一般仅仅有4至6毫米,要求把毛刺控制在15微米以内,不然后续焊接极易出现问题。卷绕工序需将正负极片以及隔膜卷成裸电芯,关键之处在于负极要把正极完全包住,隔膜要包住负极,以此防止析锂短路。

关系到电芯松紧度的卷绕机张力控制,若张力太大,隔膜会拉伸变形,倘若太小,卷芯会松散并不易错位。现今高端卷绕机的对齐度可控制在正负0.3毫米以内,速度每分钟能达3米以上。至于叠片工艺,尽管其比卷绕效率更低,但其于大尺寸电池以及高倍率电池方面更具优势,像刀片电池便是采用叠片方式来进行的。

烘烤注液必须控好水分

锂电池头号杀手是水分,真空烘烤目的在于把极片以及电芯里的水分降至百万分之两百往下。烘烤效率与真空度、温度还有时间直接关联,通常在95至105摄氏度的情况下烘烤12至24小时,水分便可达标。注液是于惰性气体保护状况下把电解液注入电芯,电解液由六氟磷酸锂以及EC、DMC等溶剂构成,注入量需精准控制,多了会造成浪费,少了则会影响容量。

注液后的电芯,需静置一段时间,以使电解液充分浸润,此过程称作老化。高温老化一般于45到60摄氏度的环境下开展,可加速SEI膜的形成与稳定。化成属于第一次充放电,电流大小会直接对SEI膜质量产生影响,电流过小效率低,电流过大膜结构则疏松。优质的化成工艺能够使电池循环寿命提升20%以上。

封装检测决定最终成品

封装方式有着金属壳与铝塑膜这两种类别,圆柱形状以及方形模样的电池可采用钢壳或者铝壳,借助激光焊接来实现封口,与之不同的是,软包电池采用铝塑膜做热封,软包封装存在难点的地方在于极耳这点位置,一方面既需切实保证PP层粘结的时候处于密封状态,另一方面又得防备热封过多这种状况从而对极耳造成损伤,封装之后进行气密性的全面检测是具有缺一不可的必要性的,如若出现漏气问题的电池将吸进水分进而会导致鼓包最终走向报废。

将电池进行容量分选的最后的分容测试,会把那些内阻大且压降快的次品给剔除出去。一台合格的手机电池,需历经至少72小时的老化,以及三次充放电循环检测,其容量一致性要被控制在正负1%以内。出厂之前的电压与内阻测试,能够筛掉90%以上存在潜在问题的电池,以此保证到用户手上的是安全可靠的产品。

审视完锂电池的这十几道工序之后,你认为哪一个环节是最易于出现问题进而致使电池鼓包的呢?欢迎在评论区域分享你的观点,点个赞以使更多的朋友知晓电池制造的窍门秘诀。