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鋰電池項(xiàng)目工藝分析

(1)鋰電池生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈

鋰電池項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有比較成熟的產(chǎn)銷結(jié)構(gòu)，主要分為三大部分，首先是負(fù)責(zé)生產(chǎn)材料的上游行業(yè)，主要提供正負(fù)極材料、電解液、隔膜以及其它五金材料；其次是負(fù)責(zé)生產(chǎn)加工組裝的車間，功能是加工鋰電子電芯，封裝鋰電子電池，組裝鋰離子電池模組；最后便是鋰電子電池的應(yīng)用層面，第三產(chǎn)業(yè)將鋰電池應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、電動(dòng)交通工具、工業(yè)儲(chǔ)能中去。鋰電池項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)如圖1所示。

(2)鋰電池生產(chǎn)工藝流程分析

鋰電池生產(chǎn)流程分為三個(gè)主要的工段，包括極片制作、電芯制作、電池組裝。在鋰電池的生產(chǎn)工藝中，極片制作是所有工藝的基礎(chǔ)，也是鋰電池項(xiàng)目工藝的開始階段，鋰電池電芯制作是整個(gè)工藝流程的核心，是最關(guān)鍵的一部分，而最后一個(gè)環(huán)節(jié)是電池組裝，這一步對(duì)鋰電池成品的質(zhì)量有著重要的影響。具體來說，鋰電池生產(chǎn)流程的環(huán)節(jié)包括正極拉漿、負(fù)極拉漿、正極片、負(fù)極片、剛殼裝配、柱液及檢測(cè)與包裝等。如圖2所示。

鋰電池生產(chǎn)工藝流程相當(dāng)復(fù)雜，畢竟鋰離子電次產(chǎn)品安全性能高低直接關(guān)系到消費(fèi)者的生命健康，自然鋰電池生產(chǎn)制造中對(duì)設(shè)備的性能、精度、穩(wěn)定性和自動(dòng)化水平有較高的要求。以鋰電池生產(chǎn)工藝流程中的電極漿料的制備為例，這個(gè)環(huán)節(jié)既是最前端的環(huán)節(jié)，也是整個(gè)生產(chǎn)工藝的最重要的環(huán)節(jié)，畢竟電極漿料混合分散工藝對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)影響度大于百分之三十。原因在于鋰電池的正、負(fù)極漿料制備都包括了一系列工藝過程，并且伴隨著溫度、粘度、環(huán)境等變化。在正、負(fù)極漿料中，顆粒狀活性物質(zhì)的分散性和均勻性直接影響到鋰離子在電池兩極間的運(yùn)動(dòng)，所以電極漿料的分散質(zhì)量直接影響鋰電池的產(chǎn)品性能。

鋰電池項(xiàng)目技術(shù)要點(diǎn)

在分析多種電池生產(chǎn)工藝過程的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的濕度控制以及電池?zé)釅赫蔚汝P(guān)鍵環(huán)節(jié)是鋰電池項(xiàng)目中關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)。

(1)濕度控制。濕度控制是指鋰電池工藝設(shè)備的濕負(fù)荷參數(shù)需要保持在一定范圍內(nèi)，要求生產(chǎn)環(huán)境的空氣必須是干燥空氣，并且送風(fēng)管管道的密封性能以及生產(chǎn)車間的封閉性同樣也是非常重要的影響素。

解決濕度控制的技術(shù)角度有很多，第一是可以考慮從控制空氣溫度的角度來解決問題，設(shè)置兩臺(tái)轉(zhuǎn)輪除濕，一臺(tái)處理新風(fēng)露點(diǎn)，一臺(tái)處理新風(fēng)與一次回風(fēng)混合空氣露點(diǎn)，為方便節(jié)能，采用二次熱排風(fēng)進(jìn)入空氣一次新風(fēng)熱排進(jìn)風(fēng)，節(jié)省大部分熱能，使二次熱排風(fēng)的熱源獲得有效使用。另外一個(gè)角度就是絕對(duì)保證生產(chǎn)環(huán)境的密封性，比如可以將彩鋼板板縫打膠，天地軌均安排打膠。其次通風(fēng)管道可以采用不銹鋼風(fēng)管，滿焊焊接，所有焊縫必須試漏，并且試漏必須由專人負(fù)責(zé)，對(duì)不合格的焊縫需要將通風(fēng)管切掉重新焊縫。

(2)鋰電池?zé)釅赫?。電池隔膜作為電池的核心部件，發(fā)揮了隔離正負(fù)極電子傳導(dǎo)，同時(shí)允許鋰離子在兩極之間的往復(fù)通過的關(guān)鍵作用，隔膜上的微孔結(jié)構(gòu)正是這些離子往返于正負(fù)極的重要通道，它的透氣性能會(huì)直接影響到電池的性能，隔膜透氣性是指隔膜在一定的時(shí)間壓力下透過的氣體量。如果隔膜的透氣性不好，將影響鋰離子在正負(fù)極之間的傳遞，繼而影響鋰電池的充放電。測(cè)試工藝過程為：固定電池隔膜，在隔膜一側(cè)施加氣壓，計(jì)量氣壓壓降和所用時(shí)間，檢測(cè)隔膜的透氣度，所用時(shí)間越短，透氣性越好。

在熱壓過程中，隔膜可能被嚴(yán)重壓縮，隔膜厚度變化大，導(dǎo)致微孔被堵塞，肉眼觀察隔膜會(huì)變成透明色，這種情況說明熱壓整形對(duì)電芯作用超限，會(huì)影響鋰離子傳輸。如果極片比較脆，電芯折彎處在熱壓整形中容易發(fā)生掉粉甚至斷裂，這會(huì)導(dǎo)致電子傳輸受限，增加電池內(nèi)阻。因此，電芯熱壓整形也必須避免這種情況發(fā)生。這兩個(gè)方面要求熱壓整形壓力越小越好，時(shí)間越短越好。而另外一方面，熱壓整形又必須使電芯定型，電芯厚度滿足工藝要求，電芯彈性減小，并保證成品電芯厚度的一致性。因此，熱壓整形過程中壓力，時(shí)間和溫度等工藝參數(shù)需要優(yōu)化。