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18650锂电芯的工艺生产流程

来源:【TRD拓尔德】 发布日期:2020-09-17 分享 加入收藏 关注:383

18650锂电是电子产品中比较常用的锂离子电池,常在笔记本电脑的电池中作为电芯使用。其型号的含义法则为:如18650,即指电池的直径为18mm,长度为65mm,圆柱体型的电池。


18650锂电芯的生产过程一:涂布


首先从涂布工艺了解起,这道工序中可以看到大卷的铜箔(黄色)和铝箔(银色)。铝箔,是用来涂布镍钴锰NCM三元材料;反之,铜箔是用来涂布负极活性材料石墨;其中白色的为隔膜。全球锂离子电池隔膜重要被Asahi、Celgard、SK、toray、W-SCOP等厂商占据,这些国外企业把持了近70%的市场份额。而我国隔膜企业所占的市场份额约30%,锂离子电池隔膜自主国产化正在不断突破。电芯的容量,是根据这些配方的调配比例面积得来。


一整卷涂布完成的正负极材料宽约126mm,接下来还要裁剪成宽度约18mm的7小卷,每卷都会均匀分成若干段,每一段代表一颗电芯所需的用料。据电芯厂工程师徐工先容,目前三元正极材料每吨售价为12万元,每吨材料可以用于生产5万只电芯;当前电芯产量日均50万只,要用到10吨三元正极材料,光这一项开支每日就要60万元。


自动化的机器将每段打上镍带和绝缘耐高温的麦拉片(Mylar),下一步进行5个级别的称重,分别是偏重、A1、A2、A3、偏轻。这个跟CPU晶圆选择相同,同一批切割工艺,也会出现不同体质,根据不同体质再分出对应容量,配对出货。


18650锂电芯的生产过程二:组装


分类好的正极和负极,将在这里完成全自动卷包,白色的材质是隔膜。18650锂电芯这样还不能正常工作,要加入电解液作为媒介,让正负极发生化学反应,锂离子才能够在正负极之间迁移,出现电荷离子输出能量锂离子电池才能进行充放电。自动化卷包好后直接滚落在了流水线上,进入下一个组装步骤装入钢壳。


钢壳是一体冲压成型,厚度不足1mm,因此对钢材强度质量要求很高,这家18650锂电芯厂选用的是进口韩钢材料。


这一步将负极极耳与钢壳底部通过点焊的方式连接。确保了点焊精度和产品质量。点焊机无法焊接钢壳底部,组装小妹的手中有一个铜钉,先从预留的小洞插入底部,然后放入点焊机,咔嚓一下,负极就打好镍带与钢壳底部连接好了。


电解液在密封箱充满惰性气体氩气的手套箱中内注入,密封箱手套内氧气浓度必须低于10ppm,防止电极氧化。电解液氩气通过循环净化装置输入密封箱,装置里头有催化剂和还原剂氢气,通过氢氧反应生成水可以把氧气除去。同时,装置中的干燥剂吸取水分,保证箱内气氛的干燥。


注入电解液后的电芯,已经通过激光焊接将盖帽与钢壳连为一体。一排排整齐有序的堆放着,整装待发。一只新的18650锂电芯就这样诞生了。每一只电芯都要穿上按容量分类的新衣服PVC套管。不同的容量对应了不同的PVC封套。


18650锂电芯的生产过程三:首次充电和测试


18650锂电芯在注入电解液后,实际上还没有存上电,而且此时正负极表面的状态也没有达到稳定,必须通过首次充电才能够正常使用,这种首次充电称之为化成。首次充电时要充入额外的电量,用来在电极表面出现保护膜,这层保护膜正是锂离子电池低自放电的奥妙所在。同时,保护膜的性质也影响电池的性能和寿命。因此,化成工艺十分重要。化成采用分容柜完成。


电芯是化学品,为了保障使用安全和寿命,在出厂前要做好配对按盒分装,每盒200只。确保三个一致性:容量一致、内阻一致、电压一致。如此方能正常出厂,否则把被打入冷宫,沦为B级、C级电芯。


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