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锂电池的原理及生产工艺流程？
一、锂离子电池原理
1.0 正极构造
LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔）正极
2.0 负极构造
石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体（铜箔）负极
电芯的构造
电芯的正极是LiCoO2加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极板，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上，目前比较先进的负极层状石墨颗粒已采用纳米碳。
根据上述的反应机理，正极采用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2，其中LiCoO2本是一种层结构很稳定的晶型，但当从LiCoO2拿走XLi后，其结构可能发生变化，但是否发生变化取决于X的大小。通过研究发现当X0.5时Li1-XCoO2的结构表现为极其不稳定，会发生晶型瘫塌，其外部表现为电芯的压倒终结。所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制Li1-XCoO2中的X值，一般充电电压不大于4.2V那么X小于0.5 ，这时Li1-XCoO2的晶型仍是稳定的。负极C6其本身有自己的特点，当第一次化成后，正极LiCoO2中的Li被充到负极C6中，当放电时Li回到正极LiCoO2中，但化成之后必须有一部分Li留在负极C6中，心以保证下次充放电Li的正常嵌入，否则电芯的压倒很短，为了保证有一部分Li留在负极C6中，一般通过限制放电下限电压来实现。所以锂电芯的安全充电上限电压≤4 .2V，放电下限电压≥2.5V。
3.0工作原理
锂电池内部成螺旋型结构，正极与负极之间由一层具有许多细微小孔的薄膜纸隔开。锂离子电芯是一种新型的电池能源，它不含金属锂，在充放电过程中，只有锂离子在正负极间往来运动，电极和电解质不参与反应。锂离子电芯的能量容量密度可以达到300Wh/L，重量容量密度可以达到125Wh/L。锂离子电芯的反应机理是随着充放电的进行，锂离子在正负极之间嵌入脱出，往返穿梭电芯内部而没有金属锂的存在，因此锂离子电芯更加安全稳定。锂离子电池的正极采用钴酸锂，正极集流体是铝箔；负极采用碳，负极集流体是铜箔，锂离子电池的电解液是溶解了LiPF6的有机体。
锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生茶鞥的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈现层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样道理，党对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，有运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。
锂离子电池盖帽上有防爆孔，在内部压力过大的情况下，防爆孔会自动打开泄压，以防止出现爆炸的现象。
锂离子电池的性能
1、高能量密度
与同等容量的NI／CD或NI／MH电池相比，锂离子电池的重量轻，其体积比能量是这两类电池的1.5～2倍。
2、高电压
锂离子电池使用高电负性的含元素锂电极，使其端电压高达3.7V，这一电压是NI／CD或NI／MH电池电压的3倍。
3、无污染，环保型
4、循环寿命长
寿命超过500次
5、高负载能力
锂离子电池可以大电流连续放电，从而使这种电池可被应用于摄象机、手提电脑等大功率用电器上。
6、优良的安全性
由于使用优良的负极材料，克服了电池充电过程中锂枝晶的生长问题，使得锂离子电池的安全性大大提高。同时采用特殊的可恢复配件，保证了电池在使用过程中的安全性。
※在生产加工中如何保证设计好的C/A比成了生产加工中的关键。所以在生产中应就以下几个方面进行控制：
1.负极材料的处理
1)将大粒径及超细粉与所要求的粒径进行彻底分离，避免了局部电化学反应过度激烈而产生负反应的情况，提高了电芯的安全性。
2）提高材料表面孔隙率，这样可以提高10%以上的容量，同时在C/A 比不变的情况下，安全性大大提高。处理的结果使负极材料表面与电解液有了更好的相容性，促进了SEI膜的形成及稳定上。
2.制浆工艺的控制
1)制浆过程采用先进的工艺方法及特殊的化学试剂，使正负极浆料各组之间的表面张力降到了最低。提高了各组之间的相容性，阻止了材料在搅拌过程“团聚”的现象。
2)涂布时基材料与喷头的间隙应控制在0.2mm以下，这样涂出的极板表面光滑无颗粒、凹陷、划痕等缺陷。
3)浆料应储存6小时以上，浆料粘度保持稳定，浆料内部无自聚成团现象。均匀的浆料保证了正负极在基材上分布的均匀性，从而提高了电芯的一致性、安全性。
3.采用先进的极片制造设备
1)可以保证极片质量的稳定和一致性，大大提高电芯极片均一性，降低了不安全电芯的出现机率。
2)涂布机单片极板上面密度误差值应小于±2%，极板长度及间隙尺寸误差应小于2mm。
3)辊压机的辊轴锥度和径向跳动应不大于4μm，这样才能保证极板厚度的一致性。设备应配有完善的吸尘系统，避免因浮尘颗粒而导致的电芯内部微短路，从而保证了电芯的自放电性能。
4)分切机应采用切刀为辊刀型的连续分切设备，这样切出的极片不存在荷叶边，毛刺等缺陷。同样设备应配有完善的吸尘系统，从而保证了电芯的自放电性能。
4.先进的封口技术
目前国内外方形锂离子电芯的封口均采用激光（LASER）熔接封口技术，它是利用YAG棒（钇铝石榴石）激光谐振腔中受强光源（一般为氮灯）的激励下发出一束单一频率的光（λ=1.06mm）经过谐振折射聚焦成一束，再把聚焦的焦点对准电芯的筒体和盖板之间，使其熔化后亲合为一体，以达到盖板与筒体的密封熔合的目的。为了达到密封焊，必须掌握以下几个要素：
1)必须有能量大、频率高、聚焦性能好、跟踪精度高的激光焊机。
2)必须有配合精度高的适用于激光焊的电芯外壳及盖板。
3)必须有高统一纯度的氮气保护，特别是铝壳电芯要求氮气纯度高，否则铝壳表面就会产生难以熔化的Al2O3（其熔点为2400℃）。
3.1 充电过程
如上图一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。
正极上发生的反应为
LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)
负极上发生的反应为
6C+XLi++Xe=====LixC6
3.2 电池放电过程
放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻，恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知，只要负极上的电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的，方向相同但路不同，放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，锂离子Li+从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。
二、 工艺流程
锂离子电池的工艺技术非常严格、复杂，这里只能简单介绍一下其中的几个主要工序。
1、制浆：用专门的溶剂和粘结剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，经高速搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。
2涂膜：将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面，烘干，分别制成正负极极片。
3、装配：按正极片—隔膜—负极片—隔膜自上而下的顺序放好，经卷绕支持呢个电池极芯，再经注入电解液、封口等工艺过程，即完成电池的装配过程，制成成品电池。
4、化成：用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试，对每一只锂电池都进行检测，筛选出合格的成品电池，待出厂。
锂电池的生产工艺及环节
锂电池制造工艺流程为：
1.电极浆料制备，主要是将电极活性材料、粘结剂、溶剂等混合在一起，充分搅拌分散后，形成浆料。
2.涂布，将第一步制备的浆料以指定厚度均匀涂布到集流体(铝箔或铜箔等)上，并烘干溶剂。
3.极片冲切，将上一步制作出来的极片冲切成指定的尺寸形状。
4.叠片，将正负极片、隔膜装配到一起，完成贴胶后，形成极芯。
5.组装软包电池，将上一步生产的极芯装入已经冲好坑的铝塑膜，并完成顶封、侧封等，形成未注液的软包电池。
6.注液，将指定量的电解液注入软包电芯内部。
锂电池是以锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的电池，因此这种电池也被称为锂金属电池。与其他电池不同，锂电池具有高充电密度、长寿命和高单位成本等特点。
锂电池生产工序安全操作规程
1、主题内容
本规程规定了铅酸蓄电池生产过程中安全操作、用电安全，对其主要方面的问题提出具体要求。
2、适用范围
本规定适用铅酸蓄电池各工序的主要安全操作。
3、操作规程
3.1每位员工都必须穿戴公司发放的口罩、手套、工作服等劳保用品，不断强化自我劳动保护意识。
3.2工作时，必须按规定启动环保设备，注重环保设备的检查、保养工作，保证环保设备的正常运行
3.3搞好车间工作台、地面及各种设备、设施和环境的清洁、卫生工作，做到勤擦、勤扫、勤洒水、勤清除，保证车间整洁文明。
3.4车间内各类设备、设施应按规定进行正常的维护保养，保证各种生产设备的正常运行
3.5氧气、煤气瓶的存放点必须远离火源三米以上，严禁用带油污的手、板手等工具接触氧气，煤气瓶，避免造成爆炸等危险。
3.6使用液化气时，喷枪出现回火，应立即将橡皮管弯曲折扣住，以防止爆炸事故。
3.7配制稀硫酸溶液时，只能将一定量的纯水倒入容器中，再将一定量的浓硫酸徐徐倒入盛有水的容器中，同时不断搅拌，温度一般不允许超过60℃。如超过可暂停加浓酸。温度降到常温，方可使用。在操作与酸有关的工作中，避免造成硫酸的爆起烧伤人体，若不慎把硫酸液溅到皮肤上，应速用肥皂水或清洁水进行稀释冲洗，严禁干擦皮肤。
3.8充放电时严格掌握时间，防止过充或过放电，充放电作业区不准有明火出现，防止氢气爆炸，墙上应有“严禁烟火”等字样，各种电器线路必须合理设置，避免车轮碾压或其它损伤，以免短路起火烧伤人体及设备、房屋。
3.9原材料、产成品及运输车辆等做到定置定位，整齐摆放，安全通道畅通无阻。各种原材料，产成品及设备、设施的搬动、转运应小心，产品的加工应认真仔细，做到“三不伤害”，即不伤害自己，不伤害别人，不伤害各种财物。
3.10下班时应关闭好车间所有水、电、气、火源及门窗，做好防火、防盗、防风雨、雷电等工作，确保公司各系统安全。
4、安全用电
4.1电线路设计、安装、线路负荷必须严格按电业部门要求执行，安装应规范化，不得私接电源线。
4.2电器设备装置应经国家指定的检验机构检验合格或具有认可，应符合相应环境要求和使用等级要求。
4.3设备、电气线路，应符合线路的负荷能力，任何电气装置都不应超负荷运行或带故障使用。
4.4电设备应考虑三相电源平衡，改善线路的负载能力。
4.5有配电箱，开关箱应每月进行一次检查、维修。检查、维修人员必须是专业电工，工作时必须穿戴好绝缘用品，必须使用电工绝缘工具。
4.6检查、维修配电箱、开关箱时，必须将其前一级相应的电源开关分闸断电，并悬挂停电标志牌，严禁带电作业。
4.7各种电气箱内不允许放置任何杂物，并保持清洁，箱内不得挂接其他临时用电设备。
4.8 熔断器的熔体更换时，严禁用不符合原规格的熔体代替。
4.9电缆线路应采用穿管埋地或沿墙、电杆架空敷设，严禁沿地面明设。
4.10配室倒闸操作，必须服从电力调度命令执行。各低压配电闸刀不得随意开和关。以防造成设备和人身安全事故。
4.11气设备的测量、维修、保养，不允许带电操作，并做好保护措施，应有两人同时进行，一人操作、一人监护。
4.12放电电源表示识应清楚，布线应规范。防止重压拉断。
4.13发生漏电的设备，应装配漏电保护器，预防触电事故发生。
