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锂离子电池制造技术
汇报人：
2024-01-29
锂离子电池概述
锂离子电池主要材料及制备
锂离子电池制造工艺
锂离子电池性能评价与测试方法
锂离子电池制造过程中的挑战与解决方案
锂离子电池制造技术的未来发展趋势
contents
目
录
01
锂离子电池概述
定义
锂离子电池是一种二次电池（充电电池），主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。
工作原理
在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。
现状
当前，锂离子电池已广泛应用于消费电子产品、电动汽车等领域。
随着新能源汽车市场的快速扩张，锂离子电池产业持续蓬勃发展。
发展历程
1990年代初期，锂离子电池实现商业化。
随着技术进步和市场需求增长，锂离子电池的能量密度、安全性等不断改善。
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手机、笔记本电脑、平板电脑等。
消费电子产品
包括纯电动汽车和混合动力汽车。
电动汽车
储能系统：用于太阳能、风能等可再生能源的储能。
满足电动汽车等应用对续航里程的需求。
确保电池在各种条件下的稳定运行，防止热失控等安全问题。
高安全性
高能量密度
长循环寿命
提高电池使用寿命，降低更换成本。
快速充电技术
缩短充电时间，提高使用便利性。
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锂离子电池主要材料及制备
具有高能量密度和良好的循环性能，广泛应用于消费类电子产品。
钴酸锂
三元材料
磷酸铁锂
由镍、钴、锰（或铝）组成，具有高能量密度和良好的热稳定性，用于电动汽车和储能领域。
具有高安全性、长循环寿命和低成本等优点，主要用于电动汽车和储能领域。
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具有良好的导电性和循环性能，是目前商业化锂离子电池的主要负极材料。
石墨
具有高理论容量和低嵌锂电位，是下一代高能量密度锂离子电池的潜在负极材料。
硅基材料
具有高安全性和优异的循环性能，适用于快充和高功率应用。
钛酸锂
由有机溶剂、锂盐和添加剂组成，具有良好的离子传导性和电化学稳定性。
有机电解液
具有高安全性、高离子传导性和宽电化学窗口等优点，是下一代锂离子电池的重要发展方向。
固态电解质
聚烯烃隔膜
具有良好的机械强度、化学稳定性和热稳定性，是目前商业化锂离子电池的主要隔膜材料。
陶瓷涂层隔膜
在聚烯烃隔膜表面涂覆陶瓷材料，提高隔膜的热稳定性和离子传导性。
无机复合隔膜
由无机纳米粒子和聚合物基体组成，具有高安全性、高热稳定性和高离子传导性等优点。
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锂离子电池制造工艺
选择高性能的活性物质，如钴酸锂、三元材料等，并进行粉碎、干燥等预处理。
活性物质选择与处理
将导电剂（如碳黑）和粘结剂（如PVDF）按一定比例添加到活性物质中，提高电极的导电性和粘结强度。
导电剂与粘结剂添加
将混合好的电极材料均匀涂布在金属箔（如铝箔、铜箔）上，并进行干燥处理，形成电极片。
电极涂布与干燥
将干燥后的电极片进行压制，提高其密度和一致性，然后裁切成所需尺寸。
电极压制与裁切
选择具有优良性能的隔膜材料，如聚烯烃微孔膜，并进行预处理，确保隔膜的完整性和安全性。
隔膜选择与处理
根据电池性能要求，配制合适的电解液，并将其注入到电池壳体内。
电解液配制与注液
将正负极电极片和隔膜按一定顺序叠放，形成电池芯体。
电极与隔膜组装
对电池壳体进行密封处理，确保电池内部环境稳定，然后进行焊接操作，将电极引出片与电池壳体连接。
电池密封与焊接
首次充电化成
电池分容与筛选
电池性能测试
电池包装与入库
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对组装好的电池进行首次充电化成处理，使电池内部活性物质充分活化，达到设计性能。
对化成后的电池进行分容处理，根据电池容量、内阻等参数进行筛选分类。
对筛选出的电池进行性能测试，包括充放电性能、循环寿命、安全性能等。
对测试合格的电池进行包装处理，标明相关信息后入库存储。
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锂离子电池性能评价与测试方法
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交流阻抗谱测试
测量电池在不同频率下的阻抗特性，以分析电池内部的电化学反应机制和离子扩散过程。
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充放电性能测试
包括恒流充放电、倍率充放电等，以评估电池的容量、能量密度和功率性能。
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循环伏安法测试
通过循环伏安曲线分析电池的氧化还原反应、电极材料的电化学活性以及电池的可逆性。
模拟电池在实际使用中可能出现的过充、过放情况，以评估电池的安全性能。
过充、过放测试
模拟电池内部短路情况，观察电池的热失控现象和温度变化，以评估电池的安全性能。
短路测试
模拟电池在受到外力挤压或针刺等极端情况下的安全性能表现。
挤压、针刺测试
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锂离子电池制造过程中的挑战与解决方案
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选择高能量密度、长循环寿命的三元材料或富锂材料，优化材料组成和制备工艺以提高性能。
正极材料
采用高容量硅基负极材料或钛酸锂负极材料，通过表
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