锂离子电工艺流程.doc

锂离子电池工艺流程 2010-11-01 14:33:45来源： OFweek电子工程网 今天在盖世汽车网举办的论坛上，听交大的殷教授（他是我以前同事的博士生导师）谈起了不少趣闻，特别是关于锂电池生产厂商的已经在国内到达100家以上了，但是工艺是个很大的悲剧。在此收集和整理一些关于锂电池工艺的资料，需要和专业同事确认后才能就不同的电池进行正确的区别，这里首先整理个概念。 　　 　　某个厂家的工艺时间图为： 　　 另外一个直观的图为： 　　 　　锂离子电池工艺流程 　　一、正极混料 　　l 原料的掺和： 　　（1） 粘合剂的溶解（按标准浓度）及热处理。 　　（2） 钴酸锂和导电剂球磨：使粉料初步混合，钴酸锂和导电剂粘合在一起，提高团聚作用和的导电性。配成浆料后不会单独分布于粘合剂中，球磨时间一般为2小时左右；为避免混入杂质，通常使用玛瑙球作为球磨介子。 　　l 干粉的分散、浸湿： 　　（1） 原理：固体粉末放置在空气中，随着时间的推移，将会吸附部分空气在固体的表面上，液体粘合剂加入后，液体与气体开始争夺固体表面；如果固体与气体吸附力比与液体的吸附力强，液体不能浸湿固体；如果固体与液体吸附力比与气体的吸附力强，液体可以浸湿固体，将气体挤出。 　　当润湿角≤90度，固体浸湿。 　　当润湿角＞90度，固体不浸湿。 　　正极材料中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿，所以正极粉料分散相对容易。 　　（2） 分散方法对分散的影响： 　　A、 静置法（时间长，效果差，但不损伤材料的原有结构）； 　　B、 搅拌法；自转或自转加公转（时间短，效果佳，但有可能损伤个别 　　材料的自身结构）。 ?1、搅拌桨对分散速度的影响。搅拌桨大致包括蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等。一般蛇形、蝶形、桨型搅拌桨用来对付分散难度大的材料或配料的初始阶段；球形、齿轮形用于分散难度较低的状态，效果佳。 　　2、搅拌速度对分散速度的影响。一般说来搅拌速度越高，分散速度越快，但对材料自身结构和对设备的损伤就越大。 　　3、浓度对分散速度的影响。通常情况下浆料浓度越小，分散速度越快，但太稀将导致材料的浪费和浆料沉淀的加重。 　　4、浓度对粘结强度的影响。浓度越大，柔制强度越大，粘接强度 　　越大；浓度越低，粘接强度越小。 　　5、真空度对分散速度的影响。高真空度有利于材料缝隙和表面的气体排出，降低液体吸附难度；材料在完全失重或重力减小的情况下分散均匀的难度将大大降低。 　　6、温度对分散速度的影响。适宜的温度下，浆料流动性好、易分散。太热浆料容易结皮，太冷浆料的流动性将大打折扣。 　　l 稀释。将浆料调整为合适的浓度，便于涂布。 　　1.1原料的预处理 　　（1） 钴酸锂：脱水。一般用120 oC常压烘烤2小时左右。 　　（2） 导电剂：脱水。一般用200 oC常压烘烤2小时左右。 　　（3） 粘合剂：脱水。一般用120-140 oC常压烘烤2小时左右，烘烤温度视分子量的大小决定。 　　（4） NMP：脱水。使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施，直接使用。2.1.2物料球磨 　　a）将LiCoO2 Super-P倒入料桶，同时加入磨球（干料：磨球=1:1），在滚瓶及上进行球磨，转速控制在60rmp以上； 　　b）4小时结束，过筛分离出球磨； 　　1.3操作步骤 　　a） 将NMP倒入动力混合机（100L）至80℃，称取PVDF加入其中，开机； 　　参数设置：转速25±2转/分，搅拌115-125分钟； 　　b） 接通冷却系统，将已经磨号的正极干料平均分四次加入，每次间隔28-32分钟，第三次加料视材料需要添加NMP，第四次加料后加入NMP； 　　动力混合机参数设置：转速为20±2转/分 　　c） 第四次加料30±2分钟后进行高速搅拌，时间为480±10分钟； 　　动力混合机参数设置：公转为30±2转/分，自转为25±2转/分； 　　a） 真空混合：将动力混合机接上真空，保持真空度为-0.09Mpa，搅拌30±2分钟； 　　动力混合机参数设置：公转为10±2分钟，自转为8±2转/分 　　b） 取250-300毫升浆料，使用黏度计测量黏度； 　　测试条件：转子号5，转速12或30rpm，温度范围25℃； 　　c） 将正极料从动力混合机中取出进行胶体磨、过筛，同时在不锈钢盆上贴上标识，与拉浆设备操作员交接后可流入拉浆作业工序。 　　1.4注意事项 　　a） 完成，清理机器设备及工作环境； 　　b） 操作机器时，需注意安全，避免砸伤头部。 　　2负极混料 　　2.1原料的预处理： 　　（1） 石墨：A、混合，使原料均匀化，提高一致性。B、300~400℃常压烘烤，除去表面油性物质，提高与水性粘合剂的相容能力，修圆石墨表面棱角（有些材料为保持表面特性，不允许烘烤，否则效能降低）。 　　（