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——工序汇总篇 ★ 前言 ★ 商业化全电池制作是一个复杂的系统工程，其核心主要包括材料体系开发、电芯结构设计、电芯生产控制等三个部分，要制备出性能优良的商业化全电池，必须熟练掌握上述三大核心部分。而当掌握商业化全电池制作之后，再组装制作扣式半电池、扣式全电池以及简易结构的柔性电池(一片正极/一片负极对叠结构)将变得极其容易。有鉴于此，科路得科博士将在QQ群(群号：1006016627)中持续开讲，通过图文直播的方式、逐个知识点系统介绍商业化全电池制作技术，欢迎广大科粉进群围观交流。 上一次课程，科博士在“科路得产业化软包全电池制作工艺大讲坛”已经把化成的工序都讲解完了，这次课程作为制作工序的汇总篇，主要就是把全电池制作工艺的各个工序汇总一下，希望能对大家有所帮助。这次课程同样分两部分展示。 这节课结束后，下一节课科博士将会带我们学习大讲坛的第二部分——材料篇，请大家敬请期待！ 一、讲课部分 今天主要针对前几个月的工序课程做一个汇总，让大家把软包电池的制作过程在梳理一遍。 从材料的流程来看，就是把正极，负极，等材料做成极片，然后与隔膜一起卷绕成为裸电芯，最后在经过铝塑膜封装，加入电解液，从而得到软包电池。如果从工序流程来看，那工序就可以细分如下。 包括备料，装配，注液，化成，二封，分容，测试等主要的几个阶段。 由于工序比较多，我就不在这个流程进行一一介绍，待会后面会再把每一个工序介绍一下。 这里想说明的是，电池虽然从材料流程来看，并不多，但是工序流程却很长，说明在电池的制作过程中，工艺的控制很重要。这也是为什么大家都可以买到材料，但是不同厂家做出来的电池性能却千差万别的原因。 第一个工序就是搅拌，主要是把粉料制备成具有流动性且均匀的浆料，正极一般是锂钴，三元，采用PVDF作为粘接剂，而负极一般为石墨，采用CMC,SBR。 这个工序需要控制好固含量和浆料粘度，当然也有同学会说需要关注分散，过筛和浆料稳定性，这里最主要是介绍生产，一般来说，工艺都是稳定的，就是关注每批次的稳定性，以固含量和粘度为主要控制点。 下一个工序就是涂布，需要将前面的浆料均匀涂布在集流体上。这个工序需要控制好涂布面密度、极片厚度、极片外观等。今天的课程以总括为主，对各个工序做一个总结，就不再对每个工序进行深入讲解，有需要的同学可以在公众号<科路得>的历史推送查阅往期课程。 涂布完成之后，下一步就来到辊压工序，这个工序的主要目的就是控制极片的厚度，从而控制压实密度以及最终电池的厚度。需要关注辊压后的极片厚度、反弹以及极片外观。前面这三个工序非常重要，一般来说，如果这三个工序没做好，那后面很难再做出性能好的电池。 涂布冷压因为极片的宽度很宽，所以按照实际电池的尺寸，将大卷再分成小卷。这个工序需要注意宽度尺寸，极片边缘的毛刺。 分条结束后进行制片，一般包括极耳焊接和贴胶。焊接需要控制焊接拉力、焊接点外观和极耳的位置。 将正极极片和负极极片焊接贴胶之后，就可以进行卷绕工序了。这个工序需要控制好裸电芯尺寸和极片长度方向的overhang。 卷绕之后的电芯一般都不平整，所以接下来这个工序先进行热压处理，把电池压平，然后进行Hi-pot测试，也就是高压绝缘测试。确认没有因为隔膜破损、异物等刺破隔膜导致击穿现象。
那电池如何确认卷绕后极片对齐，没有出现overhang不良品？一般就是将裸电芯放在X-ray设备中进行一一全检。
因为我们是软包装电池，所以为了把前面卷绕完的裸电芯进行包装，需要根据要求将铝塑膜进行冲壳成型。这个工序需要关注冲壳的外观，四个顶角是否完好，有无破损。如果有破损一定不能使用，避免后续再电池注液化成后电池漏液，产气的问题。
裸电芯和冲壳好的铝塑膜都准备好之后，将进行顶封和侧封，只留出一边不封装，用来注入电解液。这个工序需要关注封印厚度、封印外观、溶胶效果。
要确认这个顶侧封装工序不会发生极耳和铝塑膜之间的短接，则需要通过三合一测试来进行确认。
接下来就把电池放入烘箱进行水分的烘烤，去除水分，一般控制在200ppm以下。烘烤工序需要关注温度、时间、真空度等。通过卡尔费休水分测试仪测试水分之后，如果达标则开始进行注液。
由于电解液对水分非常敏感，所以注液工序要在干燥房进行，严格控制手套箱的湿度以及电解液的注液量。在电池注液完成之后，会进行多次的抽真空在恢复的动作，让电解液能够充分进入到极片内，接着就会进行一封封装。
一封完成之后，整个电池就与外界完全分隔了，这样保证电池内部不受外界水分的影响。一封之后，一般要进行一个电池的静置过程，例如常温48h，让电解液能够充分的浸润，保证后续的电化学反应正常进行。在静置之后，会做一个热冷压的动作，该工序的目的是让界面贴合紧密，电池更为平整。
热冷压就是会先有一个热压过程，让电池加热且受压，然后改成冷压，塑型。
紧接着就是重要的电池化成及活化过程，主要是形成稳定的SEI膜，同时电池产气进入气袋。化成这个工序非常关键，因为往往跟电池的厚度、容量、内阻以及后续的性能直接相关，感兴趣的同学翻看上两周的化成课程，里面有非常详细的介绍。
化成完成之后，将进行电池的二封，即给电池除气和多余电解液，并将气袋切除。
例如这个过程，将气袋去除。
二封完成后，为了确认电池的容量是否达标，将进行电池的容量测试，筛选合格品，挑出不良品。
容量测试完成，接下来就是一些检测的工作，比如电池的厚度，内阻测试，以及电池的自放电测试，也就是OCV测试，或者很多公司说的K值测试。就是在恒温条件下，观察不同时间段电池的电压变化，从而确认电池的自放电速度。这个测试完成之后，最后就是在做一些电池的外观检查，贴胶等工序，最后良品电池则会进行打包装货，以及最终出货。 那整个电池的工序也就介绍完毕了，由于都是软包商业化电池的整个生产过程，如果一些同学没有见过实物，可能有些跟不上，可以课后自己在回去看看介绍，有什么问题都可以随时交流 二、答疑部分 在这次答疑部分，科博士也对大家提出的问题，一一进行了解答。 -小老弟：“负极涂布开裂怎么办？70度降到还是开裂。” -科博士：“极片开裂的话，可以从以下方面改善：1、降低材料比表；2、增加粘结力；3、降低烘烤温度和传送速度；4、使用涂炭集流体” -小老弟：“负极导电剂分散不好怎么办？” -科博士：“可以在交班前对导电剂进行研磨或者捏合。” -月亮湾湾：“问下辊压起鼓是怎么回事？” -科博士：“他这个应该就是像滴水穿石的道理。就是辊压的长时间使用辊的同一位置进行辊压，用久了，就导致使用的那部分辊凹下去。但是这个情况应该不用担心。辊是实心的金属，硬度很大。而且会有专人对辊进行维修保养”。 -月亮湾湾：“低温充电一直是恒流充吗？” -科博士：“低温也是恒流加恒压。” -天大-储能：“为什么磷酸铁锂的安全性会更好？” -科博士：“铁锂不存在高温释氧问题，结构稳定，而三元高温热失控释氧，所以铁锂安全性会更好。” -月亮湾湾：“阶充是什么意思？” -科博士：“阶梯充电就是在低SOC状态下用大电流充电，快接近满充开始用小电流充电。其实阶梯充电方式在快充手机里就有应用。” -黑黑：“R角位厚度一般怎么测量的？怎么查看R角位变形度？ -科博士：“R角可以用专门的千分尺进行测量，变形一般可以用水晶胶制备样品，在金相显微镜下观察，测量 -天使不在线:“辊压后极片为什么还要烘烤？” -科博士：“有些厂家会提前烘烤，担心涂布有些没有烘干，在冷压过程容易出现粘辊。” -黑黑：“封装铝极耳和铝塑膜过熔怎么测试，不能测电压吗？是测电阻吗？” -科博士：“三合一测试中两个极耳和铝塑膜都会进行内阻测试。” -天使不在线：“电芯分容老化后变形，据说是因为卷绕张力引起，需要从哪些方面去控制？” -科博士：“最有效的方式是使用PVDF处理隔离膜，将正负极粘成一个整体。一方面从张力的形成来控制，比如降低卷绕张力，下调压实密度，另外就是外力控制，比如上面说的PVDF处理隔膜，夹具化成工艺，都可以有改善。” -天使不在线：“用涂有pvdf的隔膜吗？” -科博士：“对的。” -黑黑：“还有热压的机理是？主要加热什么呢？二封区残余电解液影响封装强度，这个怎么解决的？” -科博士：“你说的是热冷压吧，这是之前的工艺，现在有夹具化成机之后，就可以不再单独做了。二封区残余电解液确实对封装有影响，所以需要控制电解液的注液量。” -天使不在线：“最近做的电芯老是超厚，请问需要从哪些工段去改善？” -科博士：“压实、选反弹小的材料、将电池做硬工艺过程中不要侧面挤压电芯。比如贴侧面胶的时候不要用力过猛把电池挤压变厚了。” ...... |
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