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科普|锂离子电池制造术语3:制造工艺术语及释义

3.1 上料 feeding

将正极或负极原料(包括活性物质、导电剂等)通过计量系统按照设定配比输入到搅拌设备内的工艺过程。

3.2 搅拌 mixing

通过控制真空度、温度、搅拌速度、加料顺序等,分别将正极或负极活性物质、导电剂、黏结剂、溶剂等在一定的时间、温度、压力作用下充分搅拌成均一的、满足一定颗粒度和黏度要求的混合浆料的过程,也称为混料、匀浆制浆、配料。需要控制的浆料性质是具有好的流动性,粘度、粒度符合涂布要求。

3.3 分散 dispersing

利用高速分散机内动、静刀组等机构高速运转产生的离心力将浆料中团聚物、大颗粒团打散,实现超细分散的过程。

3.4 除铁 iron removing

对浆料中的含铁的小颗粒杂质进行清除的工艺过程。

3.5 合浆 slurry preparation

正极或负极原料(包括活性物质、导电剂、粘结剂等)通过配料、搅拌、高速分散、除铁、过渡等工序,最后制备成符合涂布要求的浆料的过程。

3.6 浆料输送 slurry transferring

将制备好的浆料输送至涂布头的过程。

3.7 涂布 coating

通过使用涂布设备将流体浆料均匀地涂覆在集流体的表面并烘干成膜,制成电池膜片的过程。

注:有的公司称为涂覆。涂布的方式有连续涂布、间歇涂布。锂离子电池浆料涂布的方式主要有刮刀直涂、刮刀辊涂、条缝式挤压涂。涂布产品的控制参数是面密度、粘结性、含水率等。

3.8 转移涂布 transfer coating

通过涂布辊和背辊间的相对转动,依靠液体的张力而将涂布浆料液体间接由涂布辊转移到片幅上形成涂布液膜的涂布方法。

3.9 挤压涂布 extrusion coating

通过涂布条缝挤压将涂布浆料液体由涂布条缝挤压到到片幅上形成涂布液膜的涂布方法。

3.10 辊式涂布 roll coating

用辊筒在连续运行的片幅或被涂物体上形成液体薄膜的涂布方法。

3.11 滚压 roll pressing(辊压)

在结晶温度以下(通常室温),通过控制设备的压辊间隙、辊压速度、压力、张力等将涂布后疏松的极片压到设计的厚度和密度的过程,以制造出可供锂离子流通的孔隙,同时也有提高电池能量密度的作用。

注:辊压的影响因素有进料角度、间隙值、压力值、辊压速度、收放卷张力、极片温度等。辊压的目的是将疏松多孔的电极进一步压实,减少物质间接触电阻,提高一定电池体积内的电池容量,同时不能过压以保证电解液对极片的浸润效果。

3.12 极耳成型 tab forming

通过控制设备的上,下刀模之间的啮合对极片进行剪切,使极片按照设计尺寸要求形成极耳的过程

3.13 分条/分切 slitting

通过对来料膜片的纵向分切,将来料膜片一分为多,并收卷成一定宽度规格的上、下单卷的过程。

注:分切也叫分条,涂布完成的极片幅宽大,要将极片分切成多条。分切产品主要受切刀质量、切刀角度以及张力的影响。

3.14 横向贴胶 horizontal stick method

在芯包表面沿卷制方向粘贴终止胶带的工艺方式。

3.3.15 竖向贴胶 vertical stick method

在锂离子电池芯表面沿电池芯卷绕轴线方向贴终止胶带的工艺方式。

3.16 卷绕 winding

通过控制设备的速度、张力、尺寸、偏差等因素,将分条后尺寸相匹配的正极极片、负极极片及隔膜、极耳等卷成芯包(卷芯)的过程。

注:卷绕是电芯的一种组成方式,适用于圆柱电池、方形电池以及软包电池。卷绕的要点是隔膜包正负极,同时负极极片要包裹正极极片。这就要求负极极片不能露箔,露箔后会造成极片局部析锂刺穿隔膜,引起短路。

3.17 叠片 stacking

通过送片机构将正、负极片与隔膜交替堆叠在一起,完成多层叠片芯包的过程

注:叠片式电芯的另外一种组成方式,适用于方形及软包锂离子电池。同样还是要求隔膜包正负极,负极极片要包裹正极极片。

3.18 热压 hot pressing

通过设置合理的时间、温度、压力对芯包进行热压整形,控制极组厚度,使卷绕后松散的芯包外形固定,以防止正、负极片相对位移。

注:热压也叫整形,卷绕后的电芯处于鼓起状态,不利于入壳和电解液的浸润,需要将其热压以促进极片、隔膜间的接触,同时减小体积、防止正负极极片的错位。热压的影响因素有压力、温度、时间等,一般选择60~80℃热压。

3.19 平压 flat pressing

通过设置合理的时间、压力对芯包进行压实、整形,控制芯包厚度,使松散的芯包外形固定,以防止正、负极片相对位移。

3.20 真空烘烤 vacuum baking

通过控制设备的升温速率、温度、直空度、时间对裸电池去除水分的过程,从而保证电池中的水含量达到设计要求。

注:真空烘烤分为极片烘烤和电芯烘烤,都是为了控制电芯的水分。水分对于锂电池来说可以是致命的,水分与电解液接触后,形成的氢氟酸对电池有巨大的损坏,生成的气体也会造成电池鼓包等。烘烤效率受真空度、烘干温度、时间影响,通过调整烘烤工艺尽量在低能耗的情况下高效烘干。

3.21 激光焊接 laser welding

通过控制激光焊枪的功率、离焦量、速度等参数,发射出高能量密度的连续激光对焊接位置进行熔融焊接,实现密封或固定连接的过程。

注:焊接外观要求光洁,无裂纹、针孔、凹坑等肉眼可见的明显缺陷。锂电应用激光焊接主要有转接片焊接,顶盖焊接,密封钉焊接,BSB焊接,端侧板焊接等

3.22 电阻焊 resistance welding

利用电流通过焊件及接触处产生的电阻热作为热源将焊件局部加热,同时加压进行焊接,实现密封或固定连接的过程。

3.23 超声波焊接 ultrasonic welding

在辅助加压的情况下,通过焊头、焊座将高频振动波传递到两个待焊接的物体,两个待焊接接触面相互摩擦,分子相互扩散而形成分子熔合的焊接方式。

注:无论是卷绕还是叠片方式,都需要进行极耳与集流体的焊接。将正负极极耳焊接在集流体位置处,要保证焊接的强度,防止极耳脱落。极耳焊接方式一般选用超声焊接方式,其原理是在辅助加压的情况下,通过焊头、焊座将高频振动波传递到两个待焊接的物体,两个待焊接接触面相互摩擦,分子相互扩散而形成分子熔合焊接到一起。超声焊接强度受焊接压力、振幅、频率、时间、焊机稳定性、焊头质量、工装、材料硬度等影响。

3.24 脉冲焊 pulse welding

把要焊接的塑料板或薄膜压在两个加热元件间,通入强电流使发热体在极短时间内产生强热能的脉冲,随之再给以冷却,此时焊接面即在加热加压下熔合,实现密封或固定连接的过程。

3.25 极柱焊 stud welding

通过焊接的方式将极耳与极柱连接在一起的过程,

3.26 X-ray检测X-ray detection

将芯包、极组或电芯,放置到固定装置上,通过低能量X光透视的方式,实现对被检材料的相对位置及尺寸检测的方式。

3.27 盖帽焊 cap welding

通过焊接的方式将压板、基板、止动架、绝缘片等连接或固定在一起组成盖帽的方式。

3.28 入壳 inserting can

将极组装入外壳内的过程。

3.29 滚槽 beading

通过滚槽设备在圆柱形锂离子电池靠近正极的位置处加工出凹槽的过程,注:在凹槽中安装密封片,从而保证电池密封性

3.30 封口 sealing

通过在注液口处打钢珠点胶固化或者通过激光的高能量等方式将盖板与密封片热熔在一起,实现电芯完全密封的过程。

3.31 冲坑 pouch forming

铝塑膜经冲模拉伸出冲坑结构的过程。

3.32 一封 first sealing

软包电芯在注液之后立刻进行气袋边的封口,使电芯内部完全与外部环境隔绝的过程。

3.33 二封 second sealing

在完成化成工序后,将软包电芯气袋刺破,并将袋内由化成工序所产生的气体抽出然后进行封装的过程。

3.34 脱气 degassing

将电芯内部由化成工序产生的气体排出电芯的过程。

3.35 气密性测试 leakage test

通过负压检测方法或氦气检测方法,检测电池是否存在泄漏的过程。

注:气密性检测是非常有必要的,密封不良的电池将会引入水分、杂质等造成电池中与电解液的副反应,引起电池报废。

3.36 注液 electrolyte injection

控制液体电解质的量及注入时间,使液体电解质从注液口注入电池的过程。主要目的是形成离子通道,从而保证电池在充放电过程中有足够的锂离子能够在正、负极片间进行迁移,实现可道循环。注波分为硬壳注液和软包注液。

注:电解液是锂离子在电池内部移动的通道,主要由溶质和溶剂组成。溶质是六氟磷酸锂,溶剂一般选用三种或多种溶剂配合使用,如EC/DMC/DEC等。注液过程就是将电解液注入电芯内部,控制的参数主要有电解液量、注入压力、时间等。

3.37 化成 formation

首次对电池进行充电,激活锂电池的活性物质,并形成稳定的固体电解质界面膜(SEI膜)的过程。

注:化成的目的主要有两个:一电池制作完成后,电极材料并不是处在最佳适用状态,或者物理性质不合适(例如颗粒太大,接触不紧密等),或者物相本身不对(例如一些合金机理的金属氧化物负极),需要进行首次充放电对其激活。二是锂电池首次充放电,电子通过外部路径到达石墨负极表面,与电解液溶剂、锂离子发生反应形成固态电解质膜(SEI),SEI对于锂电池的性能有重要的影响。化成工艺对电池性能影响极大,因为充放电流大小、时间等因素对于电池中高质量的SEI形成、产气量大小、电阻大小等关键参数有很大影响。

3.38 老化 aging

通过一定的方法使正负极活性物质中的某些活跃成份发生反应而失活,从面使电池整体性能表现更为稳定。

注:老化一般就是指电池装配注液完成后第一次充电化成后的放置,可以有常温老化也可有高温老化,两者作用都是使初次充电化成后形成的SEI膜性质和组成更加稳定,保证电池电化学性能的稳定性。

3.39 分容 grading,grouping

为了保证电池的一致性,按照电池的整体性能(容量、电压、内阻等)对电池进行分组的过程。

3.40 常温静置 room temperature standing

在室温条件下对注液后的电芯进行静置。

3.41 高温静置 high temperature standing

在高温环境中对注液后的电芯进行静置。注:一般采用 40℃-60℃之间的温度。

3.42 组件装配 component assembly

依次将组件或电池置入装配夹具中,通过紧固螺栓或绣慢加压的方式将电池和组件安装在一块,形成模组的初步框架。

3.43 下线测试 end of line test, EOL

在电池或零部件从生产线下来之前,对电池或零部件的基本性能进行检查测试,以确保电池的质量


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