动力电池制造流程:单体电池生产及电池组模块组装

2018-05-03 11:13:38      来源:中国电池网      编辑:王璞玉      人气:

发展新能源汽车是国家的一项重要战略,也是供给侧改革的重要推力,政策对动力电池智能制造的支持与推进力度不断加大。无论资本如何炒作,电池行业的制造业属性不会改变,电池的质量依然有赖于创新技术、制造工艺及制造水平。

  发展新能源汽车是国家的一项重要战略,也是供给侧改革的重要推力,政策对动力电池智能制造的支持与推进力度不断加大。无论资本如何炒作,电池行业的制造业属性不会改变,电池的质量依然有赖于创新技术、制造工艺及制造水平。

  1.  单体电池生产

  在电极烘干过程后,我们就进入到了锂离子电池生产的下一个环节——单体电池的生产。为了防止烘干后的电极再次吸收水分,整个单体电池生产环节都需要在干燥间内进行,环境露点一般控制在-40℃到-60℃。方形动力电池电芯的生产工艺主要有三大类,一种是卷绕工艺,这种工艺一般应用在圆柱形电池的生产上,目前也应用在方形电池的生产工艺上,这种工艺的主要优势是生产效率高,可以实现连续生产,缺点也很明显,由于电芯边缘处弯曲角度比较大,因此容易发生电极破碎,产生褶皱,引起缺陷的产生,特别是在厚电极的情况下,这一问题将变的更加严重;第二种是叠片工艺,叠片工艺是一种比较理想的工艺,正负极极片首先会进行冲切,获得特定形状的极片,然后选择正极或者负极极片用隔膜制成封装袋进行保护,然后手工或者叠片机进行叠片,这种工艺的优势是不会引起极片形变,可以采用更厚的电极,但是由于叠片过程是一个非连续的过程,因此叠片工艺的生产效率比较低,采用这种工艺的厂家比较少;第三种是Z型叠片工艺,这种工艺采用连续隔膜,将冲切好的正负极极片放置在隔膜中间,这种工艺在保留了叠片工艺的优势的基础上,也加速了生产过程,提高了生产效率,目前也有比较多的应用。

动力电池制造流程:单体电池生产及电池组模块组装

  生产好的电芯首先要焊接极耳,极耳焊接方式主要是采用超声焊接工艺,采用卷绕工艺生产的电芯,受到电芯结构的限制单个电芯无法做的很厚,因此通常会将2-4个电芯并联焊接极耳,组成一个大电芯,叠片工艺生产的电池结构上没有限制,因此一般都是单个电芯焊接极耳。下一步就到了入壳工序,焊接好极耳的电芯外表裹上保护膜后,装入到电池外壳之中,入壳后需要把极耳与电池壳的盖子上的正负极极柱采用超声焊、铆接等工艺连接在一起,然后将电池的上盖和外壳通过激光焊接在一起。

  这里我们需要单独谈谈方形电池的上盖,这也是方形电池壳技术含量最高、结构最复杂的地方,这是因为我们不但要保证正、负极极柱之间,以及和电池壳体之间的绝缘,还要保证良好的密封性,避免环境中的水分进入到电池壳体内部,目前最为常见的密封方式为压缩密封,也就是在电极极柱和壳体之间采用塑料件绝缘,并通过压缩塑料件的方式实现电池结构的密封。虽然这一方法简单有效,但是塑料件在长期形变的过程中会发生老化,导致密封可靠性下降,因此也有一些厂家,例如比亚迪开发了Al2O3陶瓷密封工艺,避免了塑料件老化的问题,据称能够保证电池30年以上的密封可靠性,这对于动力电池的梯次利用具有重要的意义。

  在完成焊接后,通常还需要进行检漏,并将其中漏率不合格的电池剔除,常见的检漏方法包括直压、倍压和差压等方法,良好的密封性是保证锂离子电池性能长期稳定可靠的关键,因此电池检漏也是方形动力电池生产中必不可少的一个环节。

  经过检漏筛选的电池接下来就到了非常重要的注液工序,由于锂离子电池的电解液对水分十分敏感,因此注液过程必须在干燥间内部进行,为了改善电解液的浸润效果,通常需要进行真空注液,也就是首先将电池内部的空气排尽,然后注入电解液,并反复几次,使得电解液在电芯内充分浸润,随后进行封口,并将电池放置在高温环境下以促进电解液的浸润。

动力电池制造流程:单体电池生产及电池组模块组装

  电解液充分浸润的电池随后进入到了化成工序,化成主要是通过对电池进行小电流的充放电,对电池进行活化,在首次充电的过程中正极的电势会不断升高,而负极的电势会不断的下降,一般负极电势下降到1V左右时,电解液中的EC组分和其他成膜添加剂,如VC、FEC等就会在负极表面发生分解形成SEI膜,并伴随产气,SEI膜的形成能够阻止负极进一步与电解液发生反应,因此好的SEI膜对于提升锂离子电池的循环性能至关重要,目前通常会通过特殊的成膜添加剂和高温化成等工艺,改善负极SEI膜的质量。此外,由于电解液分解过程中通常会发生产气的问题,产生的气体可能会积累在电芯内,导致电解液浸润不充分,因此有的厂家为了将化成过程中的产气排出,也会将电池封口安排在化成之后。

  化成后的电池还需要进行老化,所谓的老化就是将满电态的电池在一定的温度下进行搁置,搁置过程中由于锂离子电池内部的一些副反应,会导致电池的外电压和内阻的变化,通过对电池组的电压、内阻和容量等指标进行监控,能够剔除掉那些自放电不合格和内阻不合格的电池,以提高单体电池的一致性,同时老化结果也是后续的电池组匹配的重要参考依据,为了加速电池老化的速度,提高生产效率,厂家通常会在高温(50-60℃)下进行老化,以缩短电池老化时间。

延伸阅读

  • 锂离子动力电池车与氢燃料电池车全方位对比 2018-03-15 08:54

    氢能是公认的清洁能源,在交通运输领域,氢能源结合燃料电池一起构成动力系统,具有能量密度大、零污染、续航里程长等优点,近年来,氢燃料电池及其产业链吸引了大量企业/政府的积极布局。

  • 电动自行车充电注意事项 电动自行车充电多长时间 2018-01-18 15:35

    电动自行车在充电时发生火灾,主要原因包括:由于充电时间过长,蓄电池内部线路老化造成短路,充电外接电路短路等。我们在充电时要注意以下几个方面:

  • 动力电池PACK自动组装生产线车间规划要点 2018-01-10 09:58

    从方案设计-设备采购-安装调试这三个阶段决定了产线的布局合理性,拓展性和交期。快速交付不是喊喊口号就可以完成的事情,只有经过这些历练,有了成熟的经验才可以做的更好。

  • 动力电池PACK是什么意思 动力电池PACK结构设计及组成 2018-01-10 09:48

    电池PACK 系统利用机械结构将众多单个电芯通过串并联的连接起来,并考虑系统机械强度、热管理、BMS 匹配等问题。其主要的技术体现在整体结构设计、焊接和加工工艺控制、防护等级、主动热管理系统等

  • 钠硫电池工作原理 钠硫电池的优点和缺点 2017-12-13 15:57

    钠硫电池是美国福特(Ford)公司于1967年首先发明公布的,至今才40年左右的历史。是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。在一定的工作温度下

  • 镍氢电池充电多长时间 镍氢电池正确的充电方法 2017-12-13 15:44

    镍氢电池和锂电池都不能耐过充电。因此,镍氢电池以定电流充电的PICK CUT控制方式在充电电压达到最高时,停止继续充电为最好的充电方式。而锂电池则使用定电流、定电压方式充电最好

  • 汽车电瓶一般能用多久 日常维护需要注意的事项 2017-12-10 20:59

    汽车电瓶,也叫蓄电池,是电池的一种,它的工作原理就是把化学能转化为电能。 通常,人们所说的电瓶是指铅酸蓄电池。即一种主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的蓄电池。

  • 家里积攒的废旧电池该怎么处理 能和普通垃圾一起扔掉? 2017-12-06 11:45

    国家环保总局、国家发改委等部门曾出台过《废电池污染防治技术政策》,明确指出公众常用的5号、7号一次性电池不必再回收,但充电电池和纽扣式电池等污染较重的,必须由厂家集中回收,市民不得随手扔掉。

  • 浅谈动力电池管理系统(BMS)的核心技术及发展趋势 2017-11-30 15:59

    电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM),电动汽车电池管理系统(BMS)是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带,其主要功能包括:电池物理参数实时监测

  • 太阳能光伏控制器的工作原理及设计要求 2017-11-30 15:50

    太阳能控制器全称为太阳能充放电控制器,是用于太阳能发电系统中,控制多路太阳能电池方阵对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电的自动控制设备。

热门点击
最新更新