2021年锂电基础知识和各工序管控要点讲义.ppt

主要内容
1、电池工作原理与电池四大组成要素
2、18650电池生产流程总概
3、各车间工序制程管控要点
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锂电基础知识和各工序管控要点
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以钴酸锂和石墨为例：
正极上发生的反应为
LiCoO2 —xe-（电子）→Li1-xCoO2 + xLi+
负极上发生的反应为
6C + XLi + + xe- （电子）→ LixC6
x >，材料的结构为不稳定，会发生晶型瘫塌，拆解时候外部表现为正负极极片粉末化，所以一般充电电压≤。（过放？）
（一）锂电池原理
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锂电基础知识和各工序管控要点
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正极材料主要由：正极活性物质 + 导电剂 + 粘合剂 (PVDF) + 集流体（铝箔）
1、正极活性物质：为电池提高锂源。目前只要有钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料（NCA/NCM)
目前主要正极材料：532与811
2、导电剂：提高正极材料的导电性（导电特性），提高正极片的电解液的吸液量（导电材料吸液性），增加反应界面，减少极化。目前只要有导电碳黑（sp）、导电石墨（ks-6）、碳纳米管（CNT)。
3、PVDF粘合剂：将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。易吸水，吸水后分子量下降，粘性变差。
4、NMP：用来溶解/溶胀PVDF，同时用来稀释浆料。油性溶剂，弱极性液体。
5、集流体：用来传导电子，由铝箔或铝带制成。
6、草酸：中和正极材料，使浆料呈中性或者弱碱性（类似浆料稳定剂）。
（二）正极
中信锰酸锂DMLM
国联GN5L
长远LY
鸿森HSNCM
532
广钢G50
天力TLM
翔鹰XY
贝特瑞 N8-C
长远N8-L
811
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锂电基础知识和各工序管控要点
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（三）负极
负极材料主要由：：负极活性物质 + 导电剂 + 增稠剂 (CMC) + 粘结剂 (SBR) + 集流体（铜箔）
1、负极活性物质：层状结构材料，容纳LI+居住的“家”。目前主要为：人造石墨、天然石墨
2、导电剂：a) 提高负极片的导电性b) 提高反应深度及利用率。c) 防止枝晶的产生。d) 利用导电材料的吸液能力，提高反应界面，减少极化（可根据石墨粒度分布选择加或不加）。目前只要有导电碳黑（sp）、导电石墨（ks-6）
3、增稠剂/防沉淀剂（CMC）：提高浆料粘度、浆料稳定性。高分子化合物，易溶于水和极性溶剂。
4、水性粘合剂（SBR）：将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。小分子线性链状乳液，极易溶于水和极性溶剂。
5、去离子水（或蒸馏水）：用来稀释浆料，改变浆料的流动性。
6、负极引线：用来传导电子，由铜箔或镍带制成。
7、添加剂：降低不可逆反应，提高粘附力，提高浆料黏度，防止浆料沉淀。
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锂电基础知识和各工序管控要点
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（四）隔膜
隔膜主要由：：PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）、PP+PE+PP （功能性涂覆层：陶瓷粉AL2O3)
1、特性：1）具有电子绝缘性，保证正负极的机械隔离
2）具有一定的孔隙率，保证低的内阻与高的离子电导率
3）具有足够的化学和电化学稳定性
4）具有优良的吸液保液能力，电解液浸润性好
5）具有一定的力学性能（抗穿刺抗拉伸强度）
6）热稳定性和自动关断保护能力
7）较好的热收缩性
2、作用：1）给电池提供安全保障
2）给电池实现充放电功能、倍率性能的微孔通道
3、影响：影响电池的安全性、循环寿命、倍率、自放电等性能
结构
单层、双层
单层、双层
三层
材料
PP
PE
PP/PE/PP
生产方法
干法
干法、湿法
干法
优点
耐热性好、透过性好
机械强度高低温闭孔(130 ℃ 左右)
综合了PP 、PE 膜优点，机械强度好， 安全性更高
缺点
安全关断温度(闭孔温度＞140 ℃） 高于PE
耐高温性能不如PP
高温透过性差
应用范围
数码电池、动力电池
数码电池
数码电池
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锂电基础知识和各工序管控要点
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（五）电解液号称电池的“血液”
电解液主要由：电解质锂盐+有机溶剂+添加剂
1、成分：电解质锂盐：本身要含有LI+，高***酸锂（LIClO4)、六***磷酸锂(LIFP6)、四***硼酸锂(LIBF4)
有机溶剂：用于溶解锂盐，EC(碳酸乙烯脂） DMC（碳酸二乙酯） DEC（碳酸二甲脂