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如何自制鋰電池?有哪些方法與步驟?

時間:2024-09-13 17:25:53來源:21ic電子網(wǎng)

導(dǎo)語:?經(jīng)過多年發(fā)展,鋰電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了專業(yè)化分工程度高的完整產(chǎn)業(yè)鏈。隨著國家政策的支持,以及電動車新國標的出臺,未來鋰電池將是電動出行工具的首選。那么,優(yōu)質(zhì)的電動車鋰電池是如何制作的?

  第一步:配料

  高真空全自動攪拌材料10小時,將鋰電池所需的材料分散均勻,提高電池的一致性和綜合性能。為什么要這么做呢?因為配料是鋰電池制作的核心區(qū)域,配料不好直接影響到鋰電池的性能。

  第二步:涂布

  采用自動上料系統(tǒng),采用自動調(diào)刀系統(tǒng),在線測厚系統(tǒng),將正負極片涂覆均勻。為什么要這么做呢?因為涂布是鋰電池制作的根本,涂布決定電池的一致性。

  第三步:對輥

  正負極片涂覆完后,正負材料相對稀松,需要給極片一定的壓力,將正負極材料壓實到一定范圍。

  第四步:分條

  根據(jù)電池的型號,需要將正負極片分切成需要的寬度。如18650鋰電池,極片寬度在56-58mm之內(nèi)。

  第五步:制片和卷繞

  采用全自動制片機,將正負極耳焊接到正負極片上。并采用全自動卷繞機,將正負極片和隔膜一起卷繞成圓柱形狀。

  第六步:點底滾槽和真空烘干

  卷芯放入鋼殼內(nèi),自動焊接負極耳,并自動滾槽。另外,再經(jīng)過高真空高溫烘烤,把少量水分烘干,這樣鋰電池性能才有保障。

  第七步:化成分容

  鋰電池在出貨前需要對其進行充放電測試,出廠前電池是帶點狀態(tài)的。

  第八步:組裝鋰電池

  全自動焊接機,將多只電池組合用連接片焊接在一起,然后裝上線路板,在進行老化測試,檢驗出貨。

  電動車鋰電池制作主要分兩大步驟,一個是鋰電芯的制造,另一個是將鋰電芯一個個通過串聯(lián)或是并聯(lián)的方式來實現(xiàn)想要的電動車鋰電池組的電壓大小和容量大小以及充放電要求。下面我們一起來了解一下吧:

  一、電動車鋰電池制作之鋰電芯的制造

  這個主要說的是鋰電芯的生產(chǎn)制造方法,基本步驟如下:

  1、原材料的攪拌混合:將電極活性材料、粘結(jié)劑、溶劑等混合在一起,充分攪拌分散,調(diào)制成漿。

  2、正負極片的涂布:將漿料間歇、均勻地涂覆在傳送集流體表面烘干,分別制成正負極的極片卷。

  3、正負極片的冷壓:正負極片涂覆完后,正負材料相對稀松,需要給極片一定的壓力,將正負極材料壓實到一定范圍。

  4、裁片分條:根據(jù)電池的型號,需要將正負極片分切成相應(yīng)的寬度。

  5、正負極片的堆疊:小片正負極極片、隔離膜堆疊組合成裸電芯。

  6、入殼、點焊、真空烘干:將裸電芯包上包裝鋁箔,對頂部和側(cè)邊進行熱封裝。另外,再經(jīng)過高真空高溫烘烤,把少量水分烘干,這樣鋰電池性能才有保障。

  7、注液:將電解液加入到電芯中,并將電芯完全封住。

  8、化成:組裝后的電池被給予一定的電流,使其內(nèi)部正負極物質(zhì)激活,電池只有經(jīng)過化成后才能作為電源使用。

  9、分容:在制造過程中,因工藝原因電池的實際容量不一致,通過一定的充放電檢測,將電池按容量分類。

  10、成型:將電芯外形做最后加工。

  經(jīng)過以上的步驟后,一顆鋰電芯就制造成功了,接下來就是將電芯組成電池組了。

  二、將鋰電芯一個個通過串聯(lián)或是并聯(lián)的方式來實現(xiàn)想要的電動車鋰電池組

  電動車鋰電池制作:比如你想自制電池組48v20ah,可以購買磷酸鐵鋰電池,用3ah的26650,16串7并可以實現(xiàn)48v20ah,然后購買16串鐵鋰保護板,控制電流正常6a,最大12a,瞬間18a就可以了。26650電池單只24元,保護板160元,大概需要2848元,還有充電器需要50元,自己組裝起來就可以了。磷酸鐵鋰電池是最安全、循環(huán)次數(shù)最多的鋰電池。

  1、準備材料,包括不銹鋼電池盒,給電動車組裝的60V24AH鋰電池,鋰電池必須選用電動車動力電池。

  2、將鋰電池20顆一串,共計8串。

  3、8串鋰電池并聯(lián)起來,用隔板和膠布做好絕緣。

  4、膠布固定,串聯(lián)焊接保護線。

  5、用熱縮膜把串焊好的鋰電池包裹絕緣,接保護板,做好絕緣,防止短路。

  6、鋰電池短路危害很大,熱縮膜包裹完鋰電池后電動車鋰電池組裝就完成了,將其放入電動車即可。

  組裝電動車鋰電池要注意的問題:

  1、組裝電動車鋰電池檢查

  在拆卸電池的過程中要檢查所有連線質(zhì)量,同時檢查保險座、充電插座,以及電動車鋰電池引出線接觸是否正??煽?,并緊固所有連接件。需要更換的應(yīng)更換,并應(yīng)重點考查其可靠性,不可靠者要進行更換。

  2、組裝電動車鋰電池的安裝

  要按照電池包裝箱內(nèi)說明書要求對電動車鋰電池安裝。其實大部分電池電池盒內(nèi)部的每塊電池都是串連在一起的,用不低于一平方的銅線把每塊電池用烙鐵焊接串連在一起,最后剩下兩個輸出端子正極和負極,焊接在輸出插座的兩個段子上,注意不要接反了,一定要和充電器上的正負極對應(yīng)。不然后果就嚴重了。

  4、組裝電動車鋰電池的試用

  安裝好電動車鋰電池以后,要用萬用表測量電池輸出端口電壓,電池實際電壓要比標實電壓稍高2~5V,正常后方可投入正常運行。

  鋰離子電池主要由正極、負極、電解液和隔膜等幾個部分組成。目前商用的鋰離子電池正極材料主要是磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰和三元材料;負極是碳材料組成,如MCMB,天然石墨等;隔膜采用具有微細孔的有機高分子隔膜,如美國Celgard隔膜;電解液由有機溶劑和導(dǎo)電鹽組成,有機溶劑采用碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等,導(dǎo)電鹽采用LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiBF4等。負極的集流體為銅箔,正極的集流體鋁箔。通常使用的粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)等。使用粘結(jié)劑把石墨、鈦酸鋰等負極材料粘附在銅箔上做成薄膜作為負極。由于正極材料導(dǎo)電性不好,故必須加入導(dǎo)電炭黑材料。按照一定的配比,把活性料、炭黑和PVDF混合均勻,加入適量溶劑制成具有一定流動性的膠狀混合物,在鋁箔上均勻涂布,經(jīng)真空干燥后即可作為正極。正負極都必須采用可以使Li+嵌入/脫出的活性物質(zhì),其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示:

  二次鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖

  由于扣式鋰離子電池(CLIB) 質(zhì)量輕、體積小,更能滿足現(xiàn)代社會用電設(shè)備的小型化和輕量化的要求,目前CLIB 已商品化,主要用作小型電子產(chǎn)品電源,如: 電腦主板、MP3 手表、計算器、禮品、鐘表、玩具、藍牙耳機、PDA、電子匙、IC 卡、手搖充電手電筒等產(chǎn)品中,壽命可達5~10 年。另外, CLIB 較圓柱形和方形鋰離子電池成本低, 封口容易,設(shè)備要求簡單,因此,近年來很多電池公司、大專院校和科研院所的研發(fā)部門對開發(fā)CLIB 越來越重視。

  實驗設(shè)備與材料:

  1、實驗設(shè)備:稱量瓶、磁轉(zhuǎn)子、磁力攪拌器、涂膜機、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、真空干燥箱、極片沖模器、手套箱、電化學(xué)測試儀(Land)、電化學(xué)工作站;掃描電鏡、X射線衍射儀。

  2、實驗材料:正負極電極材料粉體、銅箔、鋁箔、電解液、導(dǎo)電劑(Super P)、粘結(jié)劑(PVDF)、紐扣電池用外殼(正極殼和負極殼),彈片、墊片等。

  扣式電池的制備工藝流程

  1、正負極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、集流體的選擇

  電極活性物質(zhì)選用正極材料(磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰或者三元材料,需自己根據(jù)材料物理性能及電化學(xué)性能進行分析,判定),負極(硬炭負極、硅炭、天然石墨或人造石墨等,需自己根據(jù)材料物理性能及電化學(xué)性能進行分析,判定),粘結(jié)劑用聚偏四氟乙烯(PVDF),正極集流體用鋁箔,負極集流體用銅箔,導(dǎo)電劑用乙炔黑,模擬半電池用鋰片,

  2、正負極極片的制作

  活性物質(zhì):導(dǎo)電添加劑:粘結(jié)劑=80:10:10 (質(zhì)量比),按總量1000mg 稱取各物質(zhì),先將活性物質(zhì)(800mg)和導(dǎo)電添加劑乙炔黑(100mg)置于稱量瓶中,然后加入粘結(jié)劑(PVDF)100mg,干混、攪拌30min, 使得粉體混合均勻,然后滴加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)調(diào)節(jié)粘度,磁力攪拌成泥漿狀,最終漿料以剛剛流動為宜。

  磁力攪拌4h后,用手動涂膜機將攪好的漿料均勻涂覆在集流體上(涂抹器的開口設(shè)置成150μm),正極物質(zhì)用鋁箔,負極物質(zhì)用銅箔,涂膜厚度為20微米。

  將涂好膜的銅箔或鋁箔放入真空烘箱中,110℃ 烘干12h后,用沖片機將電極片沖成Φ=15mm的正負極片,同時沖極片空白的銅箔或鋁箔,以便準確稱量活性物質(zhì)的量,將沖的極片放入真空烘箱中,真空60℃,烘干4h。

  挑選與極片當(dāng)量的隔膜或多幾片(完整、無損傷)采用無水乙醇清洗干凈,放到無塵紙中,采用吹風(fēng)機吹干,連同1mL注射器及幾張無塵紙放入到60℃真空烘箱中烘干4h。

標簽: 鋰電池

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