鋰電池制造過程中的質(zhì)量控制難題
?解決質(zhì)量控制難題
鋰離子電池有三個制造階段，每個階段又包含多個步驟。每一個制造步驟都絲毫馬虎不得。例如，電極膜厚度的標準公差只有±2ym。為滿足這種細微的公差要求，電動汽車鋰離子電池的生產(chǎn)線高度自動化。為評估質(zhì)量并滿足精密性要求，生產(chǎn)線上配置有一系列的分析儀器，生產(chǎn)完成后，還會再執(zhí)行多種測量。
賽多利斯工業(yè)應用經(jīng)理JunkichiAzuma稱，生產(chǎn)線上的這些工具不僅要足夠精確，而且為適應生產(chǎn)線的高速生產(chǎn)特點，還必須具備高響應性和穩(wěn)定性。和制造流程一樣，這些系統(tǒng)也高度自動化，可在制造階段識別質(zhì)量缺陷并提供響應性控制措施。
電動汽車中的每個電池組都由數(shù)百個電化學電池連接組成
第1階段 準備電極
鋰離子電池生產(chǎn)的**階段是準備電極，即陽極和陰極。陽極和陰極組件的漿液分開混合。陽極漿液一般包含作為陽極材料的石墨、高分子粘合劑、其它添加劑和作為溶劑的純化水。在電動汽車鋰離子電池中，陰極漿液一般包括由鎳、鈷和錳(NMC)組成的層狀氧化物材料。
涂布步驟完成后，使用熱梯度干燥薄膜，之后這些片材在壓延流程中通過重型輥子。這個步驟會對干燥的薄膜進行壓縮處理，以優(yōu)化活性電極的孔隙率。隨后，這些片材將在真空干燥室內(nèi)進行數(shù)小時的干燥處理，將剩余的水分蒸發(fā)掉。在典型的生產(chǎn)線中，這一處理流程的速度可達每分鐘 50 米。
在該過程中會涉及兩項重要操作:光學檢查和水分分析
質(zhì)量控制:光學檢查
視覺檢查是主要的電極質(zhì)量控制方法。由于電極組裝的速度過快，無法開展人工檢查?！?常見的方法是使用攝像頭系統(tǒng)和線路檢測裝置實施視覺檢測?！钡聡鴣嗚」I(yè)大學電動交通組件生產(chǎn)工程設(shè)計主席Marc Locke說。
質(zhì)量控制:水分分析
水分是鋰離子電池的一個嚴重威脅。主要問題是水會與電極中的LiPF產(chǎn)生反應，并生成氣化氫，而氣化氫是一種高腐蝕性的副產(chǎn)品,會破壞電池組件。*終制造完成的電池中的水分含量一般不超過500 ppm，但由于水是陽極漿液中一種**性價比的溶劑，因此無法在電池制造中避免水的使用。
電池生產(chǎn)線的速度很快，因此在組件生產(chǎn)和電池組裝中，一般使用攝像頭和線路檢測裝置以光學方式檢測鋰離子電池。
組裝電池單元前，需通過干燥和真空干燥步驟清除電極膜中的殘留水分。德國亞琛工業(yè)大學電動交通組件生產(chǎn)工程設(shè)計主席MarcLocke表示，在真空干燥步驟中，一般會定期分析電極樣本中的殘留水分。
在這些離線分析中，可以使用能夠***測量低含量水分的熱重分析法水分分析儀，例如賽多利斯MA 100水分儀。水分分析儀也可以用于在準備電極漿液之前評估陽極和陰極組件的水分含量。
第 2 階段 組裝電池組
電極充分干燥后，便可以組裝電化學電池。將大電極片切割為單獨的電極段，涂覆一層的高分子分離膜，然后卷起或折疊小的片材。片材卷或堆垛上設(shè)有線路連接點。將電極裝箱并加入液體電解液。*后將電極箱密封。
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