合集预告: 这个合集, 会系统剖析锂离子电池电芯的制造全部流程, 以及其相当关键的核心结构, 它涉及像浆料的制备这个环节, 还包括极片生成形状的过程, 更有装配再进行化成等要紧工艺。
动力锂离子电池，主要包含四部分, 分别是正极, 负极, 还有电解液以及隔膜, 当前市场上, 动力锂离子电池的种类, 主要是磷酸铁锂电池以及三元锂电池, 虽说这两种电池, 在材料组分方面有所不同, 并且工艺参数也差别较大, 然而其生产工艺流程较为相似。
锂离子电池的生产工艺比较复杂，主要包括三大部分：
1）进行极片制造时, 主要涵盖的内容有, 合浆这一工序, 还有涂布方面, 再者是辊压分切环节, 以及激光切极耳这一工序, 这也就是所谓的前工段。
2）电芯制造, 其中包含卷绕这一工序, 随之是组装工序, 接着进行激光焊接工序, 之后还有烘烤工序, 此四个工序共同构成了中工段。
3）分容检测, 主要涵盖这些方面: 有着注液封口这一步骤, 还有清洗这个环节, 包含化成这一流程, 以及分容这一工序, 也就是后工段。
其前段所需设备主要涵盖合浆机、涂布机、辊压分切机以及激光切极耳成型机等, 中段所需设备主要有卷绕机、组装线设备、激光焊接机与烘箱等, 后段所需设备主要包含注液机、清洗机、化成分容检测设备以及过程仓储物流自动化设备等。
与电池核心性能相关的极片制造, 在工艺流程方面一般是这样的, 首先将活性物质、导电剂以及黏结剂等混合起来制备成浆料, 之后把这般形成的浆料涂布至铜或者铝那样的集流体的两面, 接着经过干燥操作进而去除当中存在的溶剂从而最终形成极片, 由极片颗粒涂层转化而成的极片要经过相应压实操作以实现致密化, 最后再进行裁切或者分条处理。
01 合浆工序涉及的关键词
合浆工序, 也被叫做“匀浆”或者“制浆”, 它在整个电池极片制备过程里面, 是最为关键的一个因素。其具体的过程是, 把正/负极活性物质、导电剂、粘结剂、分散剂等这些固体材料, 与溶剂（NMP或者水）, 按照特定的比例进行混合, 借助机械搅拌等物理作用, 借此形成均匀、稳定的固液悬浮浆料, 这就是合浆工序的具体过程。
要点提示, 浆料质量, 直接决定, 后续涂布极片, 的均匀性, 以及致密性, 还有粘结强度, 进而影响, 电池的内阻，容量, 循环寿命等, 关键性能指标。
1）溶剂, 要以固定比例添加到打胶罐里, 黏结剂, 同样要以固定比例添加到打胶罐里, 之后, 要进行真空搅拌, 这就是打胶的过程。
2）固含量是指, 浆料在规定条件下烘干以后剩下的那部分, 占总量的质量百分数, 也就是活性物质、导电剂、黏结剂等这些固体物质, 在浆料总体质量里所占的比例。
3）所谓浆料黏度, 是指浆料在流动之际, 于其分子之间所产生的内摩擦那种性质, 此性质被称作浆料黏性。黏度大小取决于液体所具有的性质以及温度, 当温度升高时, 黏度就会快速减小。
4）浆料细度：浆料的分散程度的量度。
制浆机主要有如下几种类型：
双行星搅拌技术
采用双行星搅拌机当作核心, 具备适应性强以及操作便捷的特性。然而, 它的分散能力存在局限, 分散物料的整体效果不太理想。即便能够通过搭配高速分散机来提高效率, 可还是难以契合锂电行业快速扩张所带来的产能需求, 进而渐渐为之, 正呈现出被更高效技术所取而代之的态势。
双螺杆制浆技术
用双螺杆制浆机当作核心, 有着低能耗的特点, 具备高效率的优势, 还拥有大产能的长处。然而, 它存在原材料适应性差的状况, 有着品种切换不方便的问题, 并且存在金属异物控制困难的情况, 它更适合于原料稳定的产线, 适用于换型少的生产线, 对于设备材质有着极高的要求, 对于耐磨耐腐蚀性有着极高的要求。
循环式高效制浆技术
整合连续跟批次制浆长处, 运用批次计量方式, 进行连续投料操作, 采用循环分散模式。此项技术化解双行星搅拌效率欠佳、一致性不好的问题, 具备低能耗以及大产能的优势, 已被头部锂电厂商大量采用, 正渐渐取代传统技术领域中的对应技术并且逐步推进。
02 合浆工序的主要步骤
（1）自动配料系统
黏结剂与溶剂借由计量系统, 依循一定配比被输送至打胶罐以进行打胶操作, 打胶完毕后的胶液随后被运送至储罐里留作备用。与此同时, 正极或者负极粉料（涵盖活性物质、导电剂等）借助计量系统, 依照设定配比自动且连续地在生产线上输送至混合机（螺旋混合或者搅拌混合）之中。
（2）混合过程
把混合得均匀的粉料, 以及胶液和溶剂, 依照一定的配比, 添加进合浆机或者混浆机里, 来制备浆料。主要达成对物料的持续混合, 还有研磨、分散、脱泡等功能。
（3）高速分散
先把经除磁系统的、混合均匀的浆料运输至高速分散均质机里, 高速分散机内的动刀组跟静刀组凭借高速运转而产生了离心力, 依靠这离心力把物料向着四周抛散过去。团聚物以及大颗粒团于遭受撞击力、剪切力、摩擦力等综合作用力的情况下被瞬间打散, 以此达成超细分散的目的。并且, 高速分散均质机当中的滤网能够对残留的闭聚物开展过滤处理, 从而保障浆料颗粒的均匀性。
（4）二次分散
高速分散均质机出来的浆料，进入中转搅拌签进行缓存, 经过中转搅拌签搅拌后物料开始混合, 混合得更加均匀, 物料黏度降低, 且抽真空进行除泡, 黏度检测仪检测合格后的浆料, 就是用于涂布之前的合格浆料。
（5）传送至涂布机
中转搅拌线, 将分散混合后的浆料, 经合格判定后, 由泵进行输送，此浆料借由磁性过滤器展开除铁操作, 再通过自动刮刀过滤器除去杂质, 之后被输送至涂布机头的浆料储罐内, 至此, 合浆步骤得以完全完成。
03 合浆常见问题
对电池浆料而言, 有着要求其分散得均匀这样的情况, 要是浆料在分散的时候不均, 出现有着严重程度的团聚现象, 那么电池的电化学性能将会受到影响。
1）要是导电剂分布并非均匀状态, 那么在电极进行充放电这个过程当中, 因为各处电导率存在差异, 所以会发生不一样的电化学反应, 在负极的地方, 有可能会产生较为复杂的SEI膜, 致使可逆容量减小, 而且还会伴有局部的过充过放现象出现, 或者会导致析锂情况发生, 进而形成安全方面的隐患。
2）假使黏结剂分配不均匀, 在颗粒彼此之间、颗粒跟集流体之间, 黏结力呈现出过大或者过小的状况, 过大的地方出现部分团聚进而引发结块以及挂带现象, 过小的地方电极内阻大甚至会出现掉料情况, 最终对整个电池容量的一致性产生影响。
合浆过程中常见的问题有：
1）负极浆料有飘蓝现象, 这表明SBR（水性黏结剂）于负极浆料里不稳定, 而这种不稳定源自SBR自身与石墨、导电剂、CMC的亲和性, 并且石墨等碳材料属于疏水材料。
2）负极出现粘辊情况, 在排除了其他外部因素之后, 飘蓝上浮所产生的直接效应, 便是在涂布之后, 导致了SBR的浓度分布差异, 使得料与箔材之间的粘接性能变得糟糕, 进而在辊压的时候, 就极易出现粘辊现象。
负极浆料飘蓝
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