电池生产流程及需要用到的设备
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2024-09-13
以下是常见的电池生产流程及需要用到的设备:
  1. 极片制作工段:
    • 1.原料预处理:
      • 真空烘箱:用于对正极活性物质、导电剂、粘结剂等原材料进行常压烘烤脱水,去除水分和其他挥发性物质,保证原材料的干燥度,为后续的混合作业做准备。
      • 特殊取料设施(针对溶剂脱水):如果溶剂需要特殊的取料和脱水处理,会用到相应的特殊取料装置,确保溶剂的纯度和干燥性,避免影响浆料的质量。
    •  2.制浆:
      • 高速搅拌机:将正极或负极活性物质按一定比例与专用导电剂、粘结剂和溶剂混合均匀,调制成浆料。高速搅拌机能够提供强大的搅拌力,使各种材料充分混合,确保浆料的均匀性和稳定性。
    • 3.涂布:
      • 涂布机:把混合好的浆料均匀涂覆在金属箔(如铜箔用于正极,铝箔用于负极)上。涂布机可以精确控制涂布速度、厚度和湿度,保证涂层的均匀性和附着力,是极片制作的关键设备。
    • 4.辊压:
      • 辊压机:将涂布后的极片压实,达到合适的密度和厚度。通过调节压辊的间隙可以调节压力,从而控制极片被压实的程度,使活性物质与网栅及集流体接触紧密,减小电子移动距离,提高电池的性能。
    • 5.分切:
      • 模切机或分切机:将辊压后的极片卷先裁成大片,然后分切成工艺要求的极片宽度。模切机或分切机需要具备高精度的切割能力,确保极片的尺寸精度和边缘质量。
  2. 电芯制作工段:
    • 1.卷绕或叠片:
      • 卷绕机:如果采用卷绕工艺,卷绕机将正负极片和隔膜按照特定的顺序层叠卷起来,形成电池的核心部分 —— 卷芯。卷绕机能够精确控制卷绕的张力和速度,保证卷芯的紧密性和均匀性。
      • 叠片机:若采用叠片工艺,则使用叠片机将正极、负极切成小片与隔离膜叠合成小电芯单体,然后将小电芯单体叠放并联起来组成一个大电芯。叠片机需要具备高精度的定位和叠片功能,确保电芯的结构和性能。
    • 2.焊接:
      • 超声波焊接机:用于将多个极耳焊接在一起,形成裸电芯。超声波焊接利用超声频率的机械振动能量和静压力的共同作用,将极耳牢固地焊接在一起,具有焊接速度快、焊接质量高、对材料损伤小等优点。
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  4. 电池组装工段:
    • 1.裸电芯配对:
      • 电池测试设备:在裸电芯配对过程中,需要使用专业的测试设备对每个裸电芯进行细致的检测,包括电压、容量、内阻和自放电率等参数的测量,以便挑选出性能匹配的电芯进行配组。
    • 2.裸电芯入壳:此过程一般不涉及特殊的大型设备,但可能会用到一些辅助工具,如夹具等,用于将电芯小心地放入电池外壳中,并确保电芯与外壳之间的安装牢固。
    • 3.焊接:同电芯制作工段的焊接步骤,在电池组装过程中也需要进行焊接操作,将电池的正负极连接到电路板上或其他电池组件上,会用到焊接铁、焊锡、助焊剂等工具。
    • 4.烘烤:
      • 烘烤箱:主要目的是去除电池内部的水分和可挥发性物质。烘烤箱能够精确控制温度和湿度,确保电池在安全的温度范围内进行烘烤,并且烘烤时间足够长,以充分去除水分和可挥发性物质。
    • 5.注液:
      • 注液机:将电解液精确地注入电池的正负极之间。注液机需要具备高精度的计量和注射功能,确保电解液的注入量准确无误,并且能够在干燥的环境下进行注液操作,避免水分的混入。
    • 6.封装:
      • 封装机:对注液后的电池进行封装,确保电池的密封性,防止水分和杂质进入。封装机能够对电池的顶部和侧边进行热封装或其他方式的封装,使电池具有良好的密封性和外观质量。

 

电池化成工段:

充放电机:这是化成过程的核心设备,用于对电池进行首次充电和放电,使电池中的活性物质转化成具有正常电化学作用的物质,并在电极表面形成有效的钝化膜(SEI 膜)。充放电机需要能够精确控制充电的电流、电压和时间等参数,以确保化成效果。

  • 化成柜:为电池化成提供一个稳定的温湿度环境,保证化成过程的顺利进行。化成柜通常具有加热、制冷、通风、抽压等功能,能够根据不同的电池类型和化成工艺要求进行温度和湿度、气压的调节。
  • 夹具:用于固定电池,确保电池在化成过程中电极与化成设备的连接可靠,保证电流和电压的稳定传输。夹具需要具备一定的压力调节功能,以适应不同尺寸和类型的电池。

  

电池老化静置工段:

  • 电池老化箱:模拟电池在实际使用中的老化情况,通过控制温度、湿度、充放电等条件加速电池的老化过程,以评估电池的寿命和性能。老化箱需要具备精确的温度和湿度控制功能,以及稳定的充放电系统。
  • 电池充放电老化柜:主要用于对电池进行充放电操作,模拟电池在实际使用中的工作状态,以检测电池的性能和寿命。该设备可以同时对多个电池进行老化测试,提高测试效率。
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电池分容工段:

  • 锂电池充放电机:与化成过程中的充放电机类似,但分容阶段的充放电机更侧重于对电池的容量进行精确测量。它需要具备高精度的电流和电压测量功能,以及稳定的充放电性能,以确保分容结果的准确性。
  • 分容柜:用于放置电池并连接充放电机,为电池的分容测试提供一个集中的测试环境。分容柜通常具有多个测试通道,可以同时对多个电池进行分容测试。

 

电池检测工段:

  • X 光检测设备:用于检测电池的内部结构,如极耳、极片的对齐情况、焊接质量、内部是否存在异物等。X 光检测设备可以穿透电池外壳,对电池内部进行无损检测,具有检测速度快、准确性高的优点37
  • 内阻测试仪:测量电池的内阻,内阻是电池性能的一个重要指标,它反映了电池内部的电阻情况,对电池的充放电性能和寿命有很大影响。内阻测试仪需要具备高精度的测量功能,能够准确地测量出电池的内阻。
  • 电压测试仪:用于测量电池的开路电压、充电电压、放电电压等参数,以评估电池的电压性能。电压测试仪需要具备高分辨率和高精度的测量功能,能够准确地测量出电池的电压变化。
  • 容量测试仪:通过对电池进行充放电测试,测量电池的实际容量。容量测试仪需要具备精确的电流和电压控制功能,以及准确的容量计算算法,以确保容量测试结果的准确性。

 

电池包装工段:

  • 包膜机:对电池进行包膜处理,以保护电池的外壳,防止电池在运输和储存过程中受到损坏。包膜机需要具备快速、准确的包膜功能,能够适应不同尺寸和形状的电池。
  • 喷码机:用于在电池的外壳上喷印标识,如电池的型号、规格、生产日期、批次等信息,以便追溯和管理。喷码机需要具备清晰、准确的喷印功能,能够在不同的材质上进行喷印。
  • 打包机:将包装好的电池进行打包,以便运输和储存。打包机需要具备牢固、可靠的打包功能,能够适应不同的包装方式和尺寸。

 

以上是电池生产的大致流程和常用设备,不同类型的电池(如锂离子电池、铅酸电池等)在具体的生产工艺和设备上可能会差异。

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