鋰離子電池生產(chǎn)工藝

鋰離子電池原理及工藝流程
一、 原理
1.0 正極構造
LiCoO2(鈷酸鋰)+導電劑+粘合劑(PVDF)+集流體（鋁箔）??????? 正極
2.0 負極構造
石墨+導電劑+增稠劑(CMC)+粘結劑(SBR)+ 集流體（銅箔）???? 負極
3.0工作原理
3.1 充電過程：一個電源給電池充電,此時正極上的電子e從通過外部電路跑到負極上,正鋰離子Li+從正極“跳進”電解液里，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達負極，與早就跑過來的電子結合在一起。
正極上發(fā)生的反應為
LiCoO2=充電=Li1-xCoO2+Xli++Xe(電子)
負極上發(fā)生的反應為
6C+XLi++Xe=====LixC6
3.2 電池放電過程
??? 放電有恒流放電和恒阻放電，恒流放電其實是在外電路加一個可以隨電壓變化而變化的可變電阻，恒阻放電的實質都是在電池正負極加一個電阻讓電子通過。由此可知，只要負極上的電子不能從負極跑到正極，電池就不會放電。電子和Li+都是同時行動的，方向相同但路不同，放電時，電子從負極經(jīng)過電子導體跑到正極，鋰離子Li+從負極“跳進”電解液里，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達正極，與早就跑過來的電子結合在一起。

二 工藝流程
1.正負極配方
1.1正極配方（LiCoO2(鈷酸鋰)+導電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF)+集流體（鋁箔） 正極）
LiCoO2(10μm):93.5%
其它：6.5%
如Super-P:4.0%
PVDF761:2.5%
NMP（增加粘結性）:固體物質的重量比約為810:1496
a)正極黏度控制6000cps(溫度25轉子3)；
b)NMP重量須適當調節(jié)，達到黏度要求為宜；
c)特別注意溫度濕度對黏度的影響
??鈷酸鋰：正極活性物質，鋰離子源，為電池提高鋰源。
?????? 鈷酸鋰：非極性物質，不規(guī)則形狀，粒徑D50一般為6-8 μm，含水量≤0.2%，通常為堿性，PH值為10-11左右。
??????? 錳酸鋰：非極性物質，不規(guī)則形狀，粒徑D50一般為5-7 μm，含水量≤0.2%，通常為弱堿性，PH值為8左右。
??導電劑：提高正極片的導電性，補償正極活性物質的電子導電性。
提高正極片的電解液的吸液量，增加反應界面，減少極化。
?????? 非極性物質，葡萄鏈狀物，含水量3-6%，吸油值~300，粒徑一般為 2-5 μm；主要有普通碳黑、超導碳黑、石墨乳等，在大批量應用時一般選擇超導碳黑和石墨乳復配；通常為中性。
??PVDF粘合劑：將鈷酸鋰、導電劑和鋁箔或鋁網(wǎng)粘合在一起。
?????? 非極性物質，鏈狀物，分子量從300，000到3，000，000不等；吸水后分子量下降，粘性變差。
??NMP：弱極性液體，用來溶解/溶脹PVDF，同時用來稀釋漿料。
??正極引線：由鋁箔或鋁帶制成。
1.2負極配方（石墨+導電劑(乙炔黑)+增稠劑(CMC)+粘結劑(SBR)+ 集流體（銅箔） 負極）
負極材料：94.5%
Super-P:1.0%
SBR:2.25%
CMC:2.25%
水：固體物質的重量比為1600:1417.5
a)?負極黏度控制5000-6000cps(溫度25轉子3)
b)?水重量需要適當調節(jié)，達到黏度要求為宜；
c)?特別注意溫度濕度對黏度的影響
2.正負極混料
★?? 石墨：負極活性物質，構成負極反應的主要物質；主要分為天然石墨和人造
石墨兩大類。
?????????????? 非極性物質，易被非極性物質污染，易在非極性物質中分散；不易吸水，也不易在水中分散。被污染的石墨，在水中分散后，容易重新團聚。一般粒徑D50為20μm左右。顆粒形狀多樣且多不規(guī)則，主要有球形、片狀、纖維狀等。
★?導電劑：提高負極片的導電性，補償負極活性物質的電子導電性。
提高反應深度及利用率。
防止枝晶的產(chǎn)生。
利用導電材料的吸液能力，提高反應界面，減少極化。
（可根據(jù)石墨粒度分布選擇加或不加）。
★?添加劑：降低不可逆反應，提高粘附力，提高漿料黏度，防止?jié){料沉淀。
增稠劑/防沉淀劑（CMC）：高分子化合物，易溶于水和極性溶劑。
異丙醇：弱極性物質，加入后可減小粘合劑溶液的極性，提高石墨和粘合劑溶液的相容性；具有強烈的消泡作用；易催化粘合劑網(wǎng)狀交鏈，提高粘結強度。
乙醇：弱極性物質，加入后可減小粘合劑溶液的極性，提高石墨和粘合劑溶液的相容性；具有強烈的消泡作用；易催化粘合劑線性交鏈，提高粘結強度
（異丙醇和乙醇的作用從本質上講是一樣的，大批量生產(chǎn)時可考慮成本因素然后選擇添加哪種）。
★水性粘合劑（SBR）：將石墨、導電劑、添加劑和銅箔或銅網(wǎng)粘合在一起。
小分子線性鏈狀乳液，極易溶于水和極性溶劑。
增稠劑/防沉淀劑（CMC）：高分子化合物，易溶于水和極性溶劑。
★ 負極引線：由銅箔或鎳帶制成。
去離子水（或蒸餾水）：稀釋劑，酌量添加，改變漿料的流動性。