鋰電池制造工藝及裝備 課件 第4章 鋰電池制造工藝

第4章電池制造工藝鋰電制造工藝及裝備鋰電制造工藝及裝備工程思維的方法課程內(nèi)容介紹課程講解—知識(shí)點(diǎn)鋰電行業(yè)故事---陳立泉12431.0學(xué)習(xí)方法---積累與改善不斷探求高效的方法，貫穿人生的過程科學(xué)邏輯積累改善效率原則目標(biāo)愿景方法總結(jié)制造業(yè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)材料裝備智能化真正的教學(xué)，不是注滿一桶水，而是點(diǎn)亮一把火—葉圣陶1.0效率原則現(xiàn)代社會(huì)非大吃小，而是快吃慢！效率是組織的生命！效率：選擇產(chǎn)業(yè)的依據(jù)效率：個(gè)人和組織的價(jià)值中國(guó)制造業(yè)強(qiáng)大的根本原因在于綜合效率。深圳蛇口工業(yè)一路光伏轉(zhuǎn)化效率逐年提升穩(wěn)定性、效率、成本1.0光伏+儲(chǔ)能終將成為未來全球主流能源光伏成本2.2元/W效率：15%到2025年儲(chǔ)能成本1元/WH光伏+儲(chǔ)能成本0.23元/KW效率：20%2030年光伏+儲(chǔ)能成本0.15元/KW效率：25%市場(chǎng)成本橫掃所有化石能源2025年全球光伏3萬億度電，2030年全球9萬億度電。光伏+儲(chǔ)能可占領(lǐng)全球電力市場(chǎng)20%，2025年,2030年儲(chǔ)能裝機(jī)量分別為1000GWh和5000GWh。2025年1000GWH2030年5000GWH全面顛覆傳統(tǒng)能源需求，實(shí)現(xiàn)光伏+儲(chǔ)能綜合成本低于火電光伏+儲(chǔ)能終將成為全球主流能源1.0電池儲(chǔ)能有最高效率---歐陽明高1.0鋰電制造工藝及裝備工程思維的方法課程內(nèi)容介紹課程講解—知識(shí)點(diǎn)鋰電行業(yè)故事---陳立泉12433.1課程講解---知識(shí)點(diǎn)3.1電池制造工藝定義及要求3.2三種電池制造工藝流程3.3典型電池制造工藝—合漿、涂布、卷繞、疊片3.1電池制造工藝的定義定義：電池制造工藝是指人們利用生產(chǎn)工具和設(shè)備，在一定環(huán)境條件下，對(duì)電池原料、材料、半成品進(jìn)行加工或處理，最后使之成為成品的操作方法和技術(shù)。

這是人們?cè)谥圃熘蟹e累起來的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，是有關(guān)工程人員應(yīng)遵守的技術(shù)規(guī)程，也是生產(chǎn)低成本、高質(zhì)量產(chǎn)品的前提和保證。制造工藝的內(nèi)容：對(duì)產(chǎn)品圖紙及要求進(jìn)行工藝分析審查編制工藝方案和制定工藝文件進(jìn)行工藝術(shù)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、驗(yàn)證等。制造工藝制定的依據(jù)：原材料的特點(diǎn)，制造環(huán)境要求，產(chǎn)品的用途以及質(zhì)量和精度要求，經(jīng)濟(jì)效果情況，現(xiàn)有技術(shù)與裝備水平等。電池的制造工藝包括：原材料、電芯、電池包（PACK）；電芯是電池制造的核心關(guān)鍵。3.1電池制造工藝的分類按照產(chǎn)品產(chǎn)生的階段：材料、電芯、電池包電池制造核心工藝方法：材料：前驅(qū)體、混合燒結(jié)、造粒、分選包裝；電芯：合漿（制漿）、涂布、輥壓、分條、烘烤、芯包（卷繞、疊片）、裝配、烘烤、注液、化成、老化、分容、檢測(cè)；電池包：配組、模組鏈接、電池包組裝、檢測(cè)。按電池結(jié)構(gòu)，卷繞圓形：卷繞方形:軟包:電芯制造工藝與質(zhì)量99.999%=99.99%20單工序點(diǎn)：CPK=2.00

控制CPK1.331.672.00漿料制備98.76%99.94%99.999%極片制備98.15%99.91%99.999%芯包制造98.15%99.91%99.999%電芯裝配95.73%99.65%99.999%干燥注液98.15%99.79%99.999%化成分容98.76%99.94%99.999%整體合格率88.3%99.40%99.99%裝備解決方案漿料制備系統(tǒng)（2）極片制備系統(tǒng)（3）芯包制備系統(tǒng)（3）電芯裝配系統(tǒng)（7）干燥注液系統(tǒng)（3）化成分容系統(tǒng)（2）整體20個(gè)核心工序點(diǎn)熱壓合芯預(yù)焊極柱焊包膜封口入殼3.13.2電池制造工藝流程---電池材料構(gòu)成3.1課程講解---知識(shí)點(diǎn)3.1電池制造工藝定義及要求3.2三種電池制造工藝流程3.3典型電池制造工藝—合漿、涂布、卷繞、疊片鋰電制造路線---三段論

輥壓

制片

涂布

合漿

模組

連接PACK封裝BMBMBMBM測(cè)試

組裝

注液

化成

分選極片制造電芯組裝電池PACK

烘烤LMSLMSLMS緩存庫(kù)緩存庫(kù)成品庫(kù)工藝復(fù)雜、因素眾多、由流程漸變到離散、制造過程影響因素眾多3.2電芯制造3.2電芯制造工藝流程---參考A51，A52，A53極片制造電芯檢測(cè)電芯組裝（制漿、合漿）方形60AH動(dòng)力電池后工序工藝流程3.23.1課程講解---知識(shí)點(diǎn)3.1電池制造工藝定義及要求3.2三種電池制造工藝流程3.3典型電池制造工藝—合漿、涂布、卷繞、疊片3.3典型制造工藝—合漿（攪拌、制漿）工序功能：將正極或負(fù)極活性物質(zhì)按一定比例與專用導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑混合均勻，并調(diào)制成漿?；旌驮项A(yù)處理干粉分散稀釋四個(gè)步驟：漿料控制點(diǎn):1.粘度2.顆粒度3.固含量工序控制點(diǎn)：1.攪拌速度2.攪拌溫度3.攪拌濃度4.真空度工序控制點(diǎn):1.涂布速度2.涂布面密度3.干燥溫度4.張力放卷接片拉片張力控制自動(dòng)糾偏涂布干燥自動(dòng)糾偏張力控制自動(dòng)糾偏收卷根據(jù)正負(fù)極漿料的固含量、比重調(diào)節(jié)涂布機(jī)機(jī)頭刀具間隙，控制涂布厚度涂布面密度控制？典型制造工藝—涂布3.3干燥速度：干燥過慢，涂層表面有流動(dòng)性，厚度不穩(wěn)定；干燥過快，表面形成粘結(jié)劑膜層，內(nèi)部溶劑揮發(fā)會(huì)造成表面層起皺現(xiàn)象。通常采用分段干燥，中間段溫度最高。涂布和干燥要做到首件三檢-厚度、質(zhì)量、尺寸符合要求，并定時(shí)檢驗(yàn)對(duì)應(yīng)的拉漿速度、烘烤時(shí)間等。加熱溫度或時(shí)間不夠，難以除去漿料中的液體，使部分粘結(jié)劑溶解，造成活性物質(zhì)剝落；加熱溫度過高，則粘結(jié)劑發(fā)生晶化，也會(huì)使活性物質(zhì)剝落，從而造成電芯內(nèi)短路。另外，干燥溫度和烘干時(shí)間不合適還會(huì)造成鋁箔氧化和極片偏濕；涂布操作的問題高質(zhì)量極片：極片表面平整、光滑、敷料均勻、附著力好、干燥、不脫料、不掉料、不缺料、無積塵、無劃痕、無氣泡3.33.3典型制造工藝—合漿、涂布視頻鋰的作用LG制造視頻涂布頭3.3典型制造工藝—卷繞3.3典型制造工藝—卷繞視頻1234疊片工藝是將正極、負(fù)極切成小片與隔離膜疊合成小電芯單體，然后將小電芯單體疊放并聯(lián)起來組成一個(gè)大電芯的一種LI離子電芯制造工藝。負(fù)極隔離膜正極典型制造工藝—疊片3.3理想電芯的結(jié)構(gòu)---疊片軟包、方形層級(jí)疊片電芯，避免彎曲、翻折，電場(chǎng)平行無畸變3.3電芯原理級(jí)理解疊片電芯制造--理想動(dòng)力電芯結(jié)構(gòu)正極、負(fù)極，隔膜完全片片舒展堆疊，沒有原理缺陷。電場(chǎng)均勻變形均勻同步膨脹同步收縮極片同步界面穩(wěn)定3.3全片式疊片要解決的是：毛刺、效率、監(jiān)控問題正極、負(fù)極，隔膜完全切片堆疊更多是解決制造技術(shù)問題沒有機(jī)理級(jí)根上的缺陷！動(dòng)力電池的最終結(jié)構(gòu)—全片式疊片3.3傳統(tǒng)Z疊制造-效率瓶頸單工位效率極限150PPM（0.4s/pcs）輔助時(shí)間5-10s單片不良過程剔除麻煩、高速定位誤判、極片、隔膜褶皺無法避免、導(dǎo)致合格率低！3.3高速?gòu)?fù)合疊片工藝制成過程隔膜張力恒定、沒有不均勻拉伸；電芯界面平整、沒有彎曲、折彎；正負(fù)極完全物理隔斷，沒有交叉感染。3.3高速?gòu)?fù)合疊片機(jī)單工作臺(tái)480-600PPM輔助時(shí)間0

電芯長(zhǎng)度MAX600mm新能源行業(yè)ASML的第一個(gè)革命產(chǎn)品---單工作臺(tái)年產(chǎn)1GWh3.3Bi-cell制片段Bi-cell復(fù)合疊片段貼膠下料段設(shè)計(jì)效率產(chǎn)出效率復(fù)合段520ppm4組極片裁切480-500ppm疊片段520ppm（