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锂电专家-解密18650电芯制作过程

锂电专家-解密18650电芯制作过程

来源:
2020/08/14 11:48
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【摘要】:

  一只18650电芯的诞生过程介绍完毕,此。随着工厂门口等待装箱的卡车,将运往全国各地。即将敞开一段新的奇幻之旅,化作充电宝来到手中。


  18650电芯还只是数码产品的幕后英雄。随着智能手机和平板等智能设备的普及,笔记本电脑时代。移动电源成为了人们出行必不可少的装备,18650也得以开始从幕后走向前台,被群众所熟知。那么,看似简略的18650电芯是怎么诞生?有什么秘密呢?接下来,让咱们一同去探索它诞生过程。近日笔者有幸进入东莞一家电芯厂访问学习,将从涂布、拼装、测验三方面图文并茂,为大家介绍18650电芯的诞生过程。


  电芯的出产过程一:涂布


  需求戴上口罩和鞋套,进入出产车间之前。防止吸入粉尘和产生静电。首先从涂布工艺了解起,这道工序中能够看到大卷的铜箔(黄色)和铝箔(银色)铝箔,用来涂布镍钴锰NCM三元资料;反之,铜箔是用来涂布负极活性资料石墨;其间白色的为隔阂。全球锂电池隔阂主要被AsahiCelgardSKtoraiW-SCOP等厂商占有,这些国外企业操纵了近70%市场份额。而我国隔阂企业所占的市场份额约30%锂电池隔阂自主国产化正在不断突破。电芯的容量,依据这些配方的调配份额面积得来。


  每卷都会均匀分红若干段,一整卷涂布完结的正负极资料宽约126mm接下来还需求裁剪成宽度约18mm7小卷。每一段代表一颗电芯所需的用料。据电芯厂工程师徐工介绍,现在三元正极资料每吨售价为12万元,每吨资料能够用于出产5万只电芯;当前电芯产能日均50万只,需求用到10吨三元正极资料,光这一项开支每日就需求60万元。


  分别是侧重、A1A2A3偏轻。这个跟CPU晶圆选择相同,主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。同一批切开工艺,也会呈现不同体质,依据不同体质再分出对应容量,配对出货。


  电芯的出产过程二:拼装


  其间一栋三层是出产线,这家电芯厂分为三栋楼。另外两栋是办公室和宿舍。出产线一楼涂布、二楼拼装、三楼测验。参观完一楼后,进入二楼的拼装环节。


  将在这儿完结全主动卷包,分类好的正极和负极。白色的材质是隔阂。电芯这样还不能正常作业,需求参加电解液作为前言,让正负极产生化学反应,锂离子才干够在正负极之间搬迁,产生电荷离子输出能量锂电池才干进行充放电。主动化卷包好后直接滚落在流水线上,进入下一个拼装步骤装入钢壳。


  厚度缺乏1mm因而对钢材强度质量要求很高,钢壳是一体冲压成型。这家电芯厂选用的进口韩钢资料。


  确保了点焊精度和产品质量。点焊机无法焊接钢壳底部,这一步将负极极耳与钢壳底部通过点焊的方式衔接。该厂选用了日系Miyachi激光点焊机。拼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衔接好了


  密封箱手套内氧气浓度有必要低于10ppm挨近无氧真空环境)防止电极氧化。电解液氩气通过循环净化设备输入密封箱,电解液在密封箱充满惰性气体氩气的手套箱中内注入。设备里头有催化剂和还原剂氢气,通过氢氧反应生成水能够把氧气除去。一起,设备中的干燥剂吸收水分,确保箱内气氛的干燥。


  现已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,注入电解液后的电芯。整装待发。


  一只新的电芯就这样诞生了每一只电芯都需求穿上按容量分类的"新衣服"PVC套管。


  这儿咱们看到绿、蓝、粉等多个色,不同的容量对应了不同的PVC封套。丰厚的外观颜色增添了电芯时尚感。


  电芯的出产过程三:初次充电和测验


  实际上还没有存上电,电芯在注入电解液后。而且此时正负极外表的状态也没有到达安稳,有必要通过初次充电才干够正常运用,这种初次充电称之为"化成"初次充电时需求充入额外的电量,用来在电极外表产生维护膜,这层维护膜正是锂离子电池低自放电的奥秘所在一起,维护膜的性质也影响电池的功能和寿数。因而,化成工艺十分重要。化成选用分容柜完结。


  为了确保运用安全和寿数,电芯是化学品。出厂前需求做好配对按盒分装,每盒200只。确保三个共同性:容量共同、内阻共同、电压共同。如此方能正常出厂,不然把被打入冷宫,沦为B级、C级电芯。


  容量。为了确保容量测验的准确性,第一个测验。该厂收购了行业领先的贝尔全主动分容柜,满足每日上万只的分容需求。新广东锂电池诞生的电芯,需求做5个循环老化测验,把不能作业或许容量有误差的选择出来。依据国家标准GB/T18287-2013移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总标准》依照0.2C充放电测验。以合适的电流充电至4.20V截止(高压版别需求充到4.30V或4.35V静置一段时间(15min以上)使电池温度挨近室温且电池内极化根本散失。测验选用0.2C放电至2.75V终止电压,达所标示的容量,才算合格。这儿的C一个倍率单位,以2600mA h电芯放电为例,0.2C则为520mA 放电。


  内阻。现在电芯厂都配有内阻主动挑选机器,第二个测验。可流水线挑选。18650三元资料,内阻在70毫欧以内,都算合格品;低于30毫欧的算是特挑极品了如果是磷酸铁锂或许钛酸锂,内阻能做到20毫欧以内。


  电压。同一装箱里边的电芯电压3.7V?.05便利多节并联或许串联运用下,第三个测验。整箱抽出运用。每一箱的电芯都做过三个共同性配对,因而不推荐跨箱运用,这也是国际上通用的办法。


  每一个批次的电芯还需求检查完结撞击、轰动、穿刺等数十项破坏性测验,除了共同性测验。根绝危险,确保每一个批次品质最佳。


  为了能近距离的解电芯的安全结构,此次工厂访问学习即将结束时。笔者将分析一支全新的18650电芯,一探内部终究。18650电芯在内部硬件规划有两重维护,分别是CIDCurrentInterruptDevic泄压安全阀和PTCPositTemperaturCoeffici热敏电阻。其间安全阀是每一颗18650电芯的标配,也是最重要的一道防爆屏障,没有之一。


  因为过充电、短路等原因产生很多气体,CID和PTC作业原理:当电芯内部温度异常。气压升高到1.0-1.2Mpa时,安全阀上的碗型铝片会向上弹起,与下面的铝片脱离触摸,使电路当即断开,若是压力持续上升,安全阀将破裂,敞开排除内部气体使内部压力释放出来,防止压力过高形成爆炸。而Prismat方形软包封装的电芯,内部气压升高时,最常见的"怀孕"鼓包现象。


  当电池输入输出电流过高时,其次PTC热敏电阻。PTC会发热升温,当温度到达预设值时,PTC电阻会突然增大,堵截外界电流输入电芯或阻止电芯内部电流输出,让电芯停止作业。除了以上两者外,电池还有不为人知的第三道防线--隔阂。当电池升温到160摄氏度以上时,隔阂中的微孔会闭合,使正负极被物理隔离,电池自然不会再输出电流。


  为何移动电源起火事故仍然不算罕见呢?奥秘就在移动电源自身。移动电源的外壳等组件往往常用到塑料。塑料自身是易燃物,已然18650电芯自身是如此安全。遇到高温能够自燃。合格移动电源的USB输出有短路维护,所以当输出被短路时不会有大电流通过。但是移动电源内部还有从18650电路板的镍片或许导线等衔接。


  因为电池的热容量很可观,若是这部分不幸短路了那么输出短路维护是彻底无能为力的而18650电芯自身的PTC只是电池自身过热之前能够堵截电池的电流。升温没有那么快,或许在导线、镍片都烧红的情况下,电池还没有热到堵截输出。这样烧红的镍片和外壳的塑料触摸,产生火灾也就在所难免了


  且所用的绝缘体是耐高温300度的高温聚酰亚胺胶带(麦拉片)和阻燃的青稞纸。一起这段导体有恰当的固定规划,合格的移动电源往往对18650电路板的导体进行多重绝缘。防止机械冲击下导体移动或变形。从而最大限度的确保短路不会产生。但是山寨移动电源就随意的多,要么没有绝缘,要么就是绝缘不充分。特别是18650头部,因为此处有暴露的负极和绝缘外皮包裹的负极。一起正极镍片也通过这儿,若是不额外增加绝缘维护,正极镍片边际一旦划破外皮,就会当即形成短路。而山寨移动电源往往内部电池固定欠好,电池晃来晃去,镍片也弯来弯去的这种概率更大了

 

 

 

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