鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：4121次 | 2019年05月22日
介紹鋰電池制造工藝流程及PACK相關(guān)常識(shí)
鋰電池在能量密度和功率密度的結(jié)合上具有無與倫比的優(yōu)勢，因此廣泛運(yùn)用于各種便攜式電子用品、電力東西和電力/混合動(dòng)力載具。下面賢集網(wǎng)小編為我們具體介紹鋰電池制造工藝流程及PACK基礎(chǔ)常識(shí)。
鋰電池結(jié)構(gòu)
不同結(jié)構(gòu)方法、不同材料的工藝類似但配備需全新裝備
鋰離子電池構(gòu)成首要由正極、負(fù)極、非水電解質(zhì)和隔膜四部分組成?，F(xiàn)在商場上選用較多的鋰電池首要為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，二者正極原材料差異較大，出產(chǎn)工藝流程比較挨近但工藝參數(shù)需改動(dòng)巨大。若磷酸鐵鋰全面替換為三元材料，舊產(chǎn)線的整改作用不佳。關(guān)于電池廠家而言，需求對產(chǎn)線上的設(shè)備大面積進(jìn)行替換。
鋰電池制造工藝：前中后三道工序，占比挨近35%/30%/35%
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鋰電池的出產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，首要出產(chǎn)工藝流程首要涵蓋電極制造的攪拌涂布階段（前段）、電芯組成的卷繞注液階段（中段），以及化成封裝的包裝檢測階段（后段），價(jià)值量（收買金額）占比約為（35~40%）:（30~35）%:（30~35）%。差異首要來自于設(shè)備供應(yīng)商不同、進(jìn)口/國產(chǎn)比例差異等，工藝流程底子共同，價(jià)值量占比有誤差但總體符合該比例。
鋰電出產(chǎn)前段工序?qū)?yīng)的鋰電設(shè)備首要包括真空攪拌機(jī)、涂布機(jī)、輥壓機(jī)等；中段工序首要包括模切機(jī)、卷繞機(jī)、疊片機(jī)、注液機(jī)等；后段工序則包括化成機(jī)、分容檢測設(shè)備、進(jìn)程倉儲(chǔ)物流自動(dòng)化等。除此之外，電池組的出產(chǎn)還需求Pack自動(dòng)化設(shè)備。
鋰電前段出產(chǎn)工藝：極片制造聯(lián)系電池中心功用
鋰電池前端工藝的結(jié)果是將鋰電池正負(fù)極片制備結(jié)束，其第一道工序是攪拌，即將正、負(fù)極固態(tài)電池材料混合均勻后加入溶劑，通過真空攪拌機(jī)攪拌成漿狀。配料的攪拌是鋰電后續(xù)工藝的基礎(chǔ)，高質(zhì)量攪拌是后續(xù)涂布、輥壓工藝高質(zhì)量結(jié)束的基礎(chǔ)。
涂布和輥壓工藝之后是分切，即對涂布進(jìn)行分切工藝處理。如若分切進(jìn)程中發(fā)作毛刺則后續(xù)設(shè)備、注電解液等程序、乃至是電池運(yùn)用進(jìn)程中出現(xiàn)安全隱患。因此鋰電出產(chǎn)進(jìn)程中的前端設(shè)備，如攪拌機(jī)、涂布機(jī)、輥壓機(jī)、分條機(jī)等是電池制造的中心機(jī)器，關(guān)乎整條出產(chǎn)線的質(zhì)量，因此前端設(shè)備的價(jià)值量（金額）占整條鋰電自動(dòng)化出產(chǎn)線的比例最高，約35%。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備
鋰電中段工藝流程：功率先行，卷繞走在疊片之前
鋰電池制造進(jìn)程中，中段工藝首要是結(jié)束電池的成型，首要工藝流程包括制片、極片卷繞、模切、電芯卷繞成型和疊片成型等，是當(dāng)前國內(nèi)設(shè)備廠商競賽比較劇烈的一個(gè)領(lǐng)域，占鋰電池出產(chǎn)線價(jià)值量約30%。
現(xiàn)在動(dòng)力鋰電池的電芯制造工藝首要有卷繞和疊片兩種，對應(yīng)的電池結(jié)構(gòu)方法首要為圓柱與方形、軟包三種，圓柱和方形電池首要選用卷繞工藝出產(chǎn)，軟包電池則首要選用疊片工藝。圓柱首要以18650和26650為代表（Tesla單獨(dú)開發(fā)了21700電池、正在全工作推行），方形與軟包的差異在于外殼分別選用硬鋁殼和鋁塑膜兩種，其間軟包首要以疊片工藝為主，鋁殼則以卷繞工藝為主。
軟包結(jié)構(gòu)方法首要面向中高端數(shù)碼商場，單位產(chǎn)品的獲利率較高，在相等產(chǎn)能條件下，相對獲利高于鋁殼電池。由于鋁殼電池易構(gòu)成規(guī)劃效應(yīng)，產(chǎn)品合格率及本錢易于控制，現(xiàn)在二者在各自商場領(lǐng)域均有可觀的獲利，在能夠預(yù)見的未來，二者都很難被徹底代替。
由于卷繞工藝能夠通過轉(zhuǎn)速完成電芯的高速出產(chǎn)，而疊片技術(shù)所能前進(jìn)的速度有限，因此現(xiàn)在國內(nèi)動(dòng)力鋰電池首要選用卷繞工藝為主，因此卷繞機(jī)的出貨量現(xiàn)在大于疊片機(jī)。
卷繞和疊片出產(chǎn)對應(yīng)的前道工序?yàn)闃O片的制片和模切。制片包括對分切后的極片/極耳焊接、極片除塵、貼保護(hù)膠紙、極耳包膠和收卷或定長裁斷，其間收卷極片用于后續(xù)的全自動(dòng)卷繞，定長裁斷極片用于后續(xù)的半自動(dòng)卷繞；沖切極片是將分切后的極片卷繞沖切成型，用于后續(xù)的疊片工藝。
在鋰電封裝焊接方面，聯(lián)贏、大族、光大的干流激光技術(shù)集成運(yùn)用廠家均有所涉及，能夠滿足需求、無需進(jìn)口。
鋰電后段工藝流程：分容化成是中心環(huán)節(jié)
鋰電后段出產(chǎn)工藝首要為分容、化成、檢測和包裝入庫四道工序，占出產(chǎn)線價(jià)值量約35%?；珊头秩葑鳛楹蠖喂に囍凶钍滓h(huán)節(jié)，對成型的電池進(jìn)行激活檢測，由于電池的充放電測驗(yàn)周期長，因此設(shè)備的價(jià)值量最高?；晒に嚨氖滓饔迷谟趯⒆⒁悍庋b后的電芯充電進(jìn)行活化，分容工藝則是在電池活化后測驗(yàn)電池容量及其他電功用參數(shù)并進(jìn)行分級?；珊头秩莘謩e由化成機(jī)和分容機(jī)一般由自動(dòng)化分容化成系統(tǒng)結(jié)束。
鋰電Pack工藝：看似簡略但需求與系統(tǒng)性規(guī)劃結(jié)合
動(dòng)力電池組系統(tǒng)是將很多單個(gè)的電芯通過串、并聯(lián)的方法聯(lián)接起來的電池組，概括了動(dòng)力和熱管理等電池硬件系統(tǒng)。Pack是動(dòng)力電池系統(tǒng)出產(chǎn)、規(guī)劃運(yùn)用的要害，是聯(lián)接上游電芯出產(chǎn)和下流整車的運(yùn)用中心環(huán)節(jié)，一般規(guī)劃需求由電芯廠或轎車廠提出，一般由電池廠、轎車廠或許第三方Pack廠結(jié)束。
鋰電池Pack產(chǎn)線相對簡略，中心工序包括上料、支架粘貼、電焊、檢測等工藝，中心設(shè)備為激光焊接機(jī)以及各類粘貼檢測設(shè)備?，F(xiàn)在，各大鋰電設(shè)備廠商在此領(lǐng)域的自動(dòng)化集成布局較少，而大族激光、聯(lián)贏激光等激光設(shè)備廠商由于在激光領(lǐng)域的絕對優(yōu)勢，在Pack設(shè)備領(lǐng)域占有率較高。
現(xiàn)在Pack出產(chǎn)的自動(dòng)化比例相對較低，是由于現(xiàn)在的新能源車單款車銷量都不夠大，上自動(dòng)化出產(chǎn)線的本錢較高。
磷酸鐵鋰和三元：能量密度繞不開的話題，不同材料需求全套設(shè)備出資
現(xiàn)在國內(nèi)干流動(dòng)力鋰電池的正極材料分為磷酸鐵鋰和三元兩大種類。其間磷酸鐵鋰是現(xiàn)在最安全的鋰離子電池正極材料，其循環(huán)壽數(shù)一般在2000次以上，再加上由于產(chǎn)業(yè)成熟而帶來的價(jià)格和技術(shù)門檻的下降，使得許多廠商出于各種因素考慮都會(huì)選用磷酸鐵鋰電池。可是磷酸鐵鋰電池在能量密度方面則存在明顯的缺陷，現(xiàn)在磷酸鐵鋰電池龍頭比亞迪磷酸鐵鋰單體電芯能量密度為150Wh，2017年末比亞迪估計(jì)將能量密度提升到160Wh，理論上磷酸鐵鋰能量密度很難逾越200Gwh。
三元聚合物鋰電池是指正極材料運(yùn)用鎳鈷錳酸鋰的鋰電池，鎳鈷錳的實(shí)踐比例能夠根據(jù)具體需求進(jìn)行調(diào)整。由于三元鋰電池具有更高的能量密度（現(xiàn)在寧德時(shí)代等動(dòng)力電池一流大廠三元鋰電池能量密度廣泛能抵達(dá)200Wh/kg-220Wh/kg，業(yè)界估計(jì)到2020年三元電池單體電芯能量密度將抵達(dá)300Wh/kg的水平），乘用車商場開始轉(zhuǎn)向三元鋰電池，而在安全性要求更高的客車上，磷酸鐵鋰則更受喜歡。跟著全電動(dòng)乘用車的發(fā)展，三元鋰電池正在占有越來越重要的方位。
兩種材料的能量密度和本錢有差異，不同的轎車、不同的車企有不同的挑選。二者在出產(chǎn)工藝流程上大致相同，差異首要體現(xiàn)在材料的運(yùn)用和配比上不同、具體工藝參數(shù)差異較大，設(shè)備無法共線出產(chǎn)，且單純改造切換產(chǎn)能的本錢較高（三元材料對真空除濕等要求嚴(yán)厲，之前的磷酸鐵鋰出產(chǎn)線底子沒有除濕要求），因此多家電芯廠在產(chǎn)能規(guī)劃中會(huì)一同布局、分別收買設(shè)備。
5分鐘帶你搞懂鋰電池PACK基礎(chǔ)常識(shí)
鋰電池電芯組裝成組的進(jìn)程稱為PACK，可所以單只電池，也可所以串并聯(lián)的電池模組等。當(dāng)下新國標(biāo)大布景下，鋰電池需求量越來越大，許多鉛酸電池企業(yè)也紛亂推出鋰電產(chǎn)品；其實(shí)鋰電池PACK工藝不難，把握這一技術(shù)自己可組裝電池，而不再只是充當(dāng)廠家“電池搬運(yùn)工”的人物，獲利和售后不再受制于人；把握一門技術(shù)，有“鋰”走遍全國。
PACK組成
PACK包括電池組、匯流排、軟聯(lián)接、保護(hù)板、外包裝、輸出（包括聯(lián)接器），青稞紙、塑膠支架等輔佐材料這幾項(xiàng)一同組成PACK。
鋰電池PACK實(shí)例
PACK的特色
①電池組PACK要求電池具有高度的共同性（容量、內(nèi)阻、電壓、放電曲線、壽數(shù)）。
②電池組PACK的循環(huán)壽數(shù)低于單只電池的循環(huán)壽數(shù)。
③在限制的條件下運(yùn)用（包括充電、放電電流，充電方法，溫度等）。
④鋰電池組PACK成型后電池電壓及容量有很大前進(jìn)，有必要加以保護(hù)，對其進(jìn)行充電均衡、溫度、電壓及過流監(jiān)測。
⑤電池組PACK有必要抵達(dá)規(guī)劃需求的電壓、容量要求。
PACK的方法
①串并組成：電池由單體電池通過并串聯(lián)而成。并聯(lián)添加容量，電壓不變，串聯(lián)后電壓倍增，容量不變，如3.6V/10Ah電池由單只N18650/2Ah通過5并組成。先并后串：并聯(lián)由于內(nèi)阻的差異、散熱不相等都會(huì)影響并聯(lián)后電池循環(huán)壽數(shù)。但單個(gè)電池失效自動(dòng)退出，除了容量下降，不影響并聯(lián)后運(yùn)用，并聯(lián)工藝較嚴(yán)厲。并聯(lián)中某個(gè)單位電池短路時(shí)，構(gòu)成并聯(lián)電路電流非常大，一般加熔斷保護(hù)技術(shù)防止。先串后并：根據(jù)整組電池容量先進(jìn)行串聯(lián)，如整組容量1/3，最終進(jìn)行并聯(lián)，下降了大容量電池組缺點(diǎn)概率。
②電芯要求：根據(jù)自己規(guī)劃要求選取對應(yīng)電芯，并聯(lián)及串聯(lián)的電池要求種類共同、類型共同，容量、內(nèi)阻、電壓值差異不大于2%。一般情況下，電池通過并聯(lián)串聯(lián)組合后，容量丟掉2%—5%，電池?cái)?shù)量越多，容量丟掉越多。不管是軟包裝電池仍是圓柱電池，都需求多串組合，假如共同性差，影響電池容量，一組中容量最低的電池決定整組電池的容量。要求大電流放電功用。電機(jī)起步電流是正常作業(yè)電流的3倍，大電流放電才干前進(jìn)電機(jī)動(dòng)力功用。要求電池散熱良好。電池?cái)?shù)量較多，電池箱內(nèi)部的電池溫升不簡單散出來，構(gòu)成各電池間溫度不均勻，放電特性不一，長久構(gòu)成電池功用下降。出產(chǎn)工藝水平高。電池要能接受波動(dòng)路面的振蕩沖擊。對出產(chǎn)工藝特別是點(diǎn)焊工藝要求高。焊接完畢后進(jìn)行測驗(yàn)以防虛焊、脫焊。
③PACK的工藝：電池的PACK通過二種方法完成，一是通過激光焊接或超聲波焊接或脈沖焊接，這是常用的焊接方法，長處是可靠性較好，但不易替換。二是通過彈性金屬片接觸，長處是不需焊接，電池替換簡單，缺陷是或許導(dǎo)致接觸不良。
pack實(shí)例
充放電時(shí)刻
充電時(shí)刻（小時(shí)）=（電池容量Ahx充電系數(shù)）/充電電流A
放電倍率：電池的放電倍率用放電時(shí)刻標(biāo)明或許說以一定的放電電流放完額外容量所需的小時(shí)系數(shù)來標(biāo)明。其間，放電倍率=額外容量/放電電流
匯流排軟聯(lián)接的組裝
PACK進(jìn)程中會(huì)用到諸如鎳片、銅鋁復(fù)合匯流排、銅匯流排、總正總負(fù)匯流排、鋁匯流排，也會(huì)用到銅軟聯(lián)接、鋁軟聯(lián)接、銅箔軟聯(lián)接等。匯流排和軟聯(lián)接的加工質(zhì)量需求從這幾方面去點(diǎn)評。
①材料質(zhì)料是否復(fù)合要求，匯流排質(zhì)料不達(dá)標(biāo)將會(huì)添加電阻率，特別需求承認(rèn)是否復(fù)合ROHS相關(guān)要求。
②要害標(biāo)準(zhǔn)加工是否到位。要害標(biāo)準(zhǔn)的超差有或許會(huì)在設(shè)備進(jìn)程中導(dǎo)致高壓器材之間的安全間隔不夠，并構(gòu)成嚴(yán)峻的安全隱患。
③軟聯(lián)接的硬區(qū)的結(jié)合力以及軟區(qū)的應(yīng)力吸收情況。
④實(shí)踐加工的軟聯(lián)接及匯流排的過流才干是否抵達(dá)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，絕緣的熱塑套管部位是否存在破損的情況。
以上便是關(guān)于鋰電池制造工藝流程及PACK基礎(chǔ)常識(shí)介紹，展望未來，鋰電池能否滿足人們對便攜式蓄能設(shè)備的要求？若能從本錢和功用上得到前進(jìn)，鋰電池的運(yùn)用將會(huì)大大擴(kuò)展，使許多新技術(shù)得以突破蓄能的瓶頸。對鋰電池的研究有恰當(dāng)一部分是關(guān)于電極材料的。具有更高放電速率、更大電容量和足夠高電壓（僅對正極）的電極能明顯前進(jìn)鋰電池的能量和功率密度，減小體積，下降本錢。
