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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

導語:?經過多年發展,鋰電池產業已經形成了專業化分工程度高的完整產業鏈。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,優質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,采用自動調刀系統,在線測厚系統,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。

  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,自動焊接負極耳,并自動滾槽。另外,再經過高真空高溫烘烤,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或是并聯的方式來實現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、粘結劑、溶劑等混合在一起,充分攪拌分散,調制成漿。

  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:根據電池的型號,需要將正負極片分切成相應的寬度。

  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,對頂部和側邊進行熱封裝。另外,再經過高真空高溫烘烤,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,使其內部正負極物質激活,電池只有經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或是并聯的方式來實現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、循環次數最多的鋰電池。

  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串鋰電池并聯起來,用隔板和膠布做好絕緣。

  4、膠布固定,串聯焊接保護線。

  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常可靠,并緊固所有連接件。需要更換的應更換,并應重點考查其可靠性,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。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電鹽組成,有機溶劑采用碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等,導電鹽采用LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiBF4等。負極的集流體為銅箔,正極的集流體鋁箔。通常使用的粘結劑為聚偏氟乙烯(PVDF)等。使用粘結劑把石墨、鈦酸鋰等負極材料粘附在銅箔上做成薄膜作為負極。由于正極材料導電性不好,故必須加入導電炭黑材料。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,其結構示意圖如圖1所示:

  二次鋰離子電池結構示意圖

  由于扣式鋰離子電池(CLIB) 質量輕、體積小,更能滿足現代社會用電設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部門對開發CLIB 越來越重視。

  實驗設備與材料:

  1、實驗設備:稱量瓶、磁轉子、磁力攪拌器、涂膜機、電熱恒溫鼓風干燥箱、真空干燥箱、極片沖模器、手套箱、電化學測試儀(Land)、電化學工作站;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、導電劑(Super P)、粘結劑(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、導電劑、粘結劑、集流體的選擇

  電極活性物質選用正極材料(磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰或者三元材料,需自己根據材料物理性能及電化學性能進行分析,判定),負極(硬炭負極、硅炭、天然石墨或人造石墨等,需自己根據材料物理性能及電化學性能進行分析,判定),粘結劑用聚偏四氟乙烯(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:導電添加劑:粘結劑=80:10:10 (質量比),按總量1000mg 稱取各物質,先將活性物質(800mg)和導電添加劑乙炔黑(100mg)置于稱量瓶中,然后加入粘結劑(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)調節粘度,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(涂抹器的開口設置成150μm),正極物質用鋁箔,負極物質用銅箔,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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