电芯制备流程

2023-10-27

电芯制备流程

电芯是最基本的单位,多个电芯(cell)组成一个模组(module),多个模组主城一个电池包(pack)。

电芯cell工艺流程分为三大步:极片制备,电芯组装,化成检测

极片制备

电芯的正负极表面有活性材料,且具有特定形状的集流体。制作步骤:拌、涂、压、裁。分别机器:搅拌机、涂布机、碾压机、分片机。

搅拌:粉末活性材料 + 导电物质 + 粘接剂 三者使用真空搅拌机。

涂布:均匀涂到集流体的上下表面,并在烘箱中干燥。

冷压:粉料与集流体接触得更紧密。

裁片:涂布时会在集流体上涂覆多条极带。先进行预分切,切成单条极带;二进行模切,在极带两侧切出极耳;三进行分切,从中间切开形成单边有极耳的极带。

电芯组装

制作步骤:卷绕/叠片、装配、注液

卷绕/叠片:正负极极片与隔膜组装到一起形成裸电芯的主流工艺有两种:卷绕和叠片。叠片分为Z字形叠片、卷绕式叠片、制袋式叠片,构成裸电芯。

装配:即入壳,初步封装。硬壳电芯:需要用2个裸电芯进行分选配对,焊接等工序可对电芯极耳和壳体顶盖相连,再包上一层绝缘膜?。软壳电芯:在铝塑膜中压出一个坑,把电芯放进去,然后进行封装,需要留一个口进行注液。

注液:电芯会先做个烘烤,降低电芯内部的水含量,电芯才能注入电解液。

化成检测

原本不带电的电芯会被放入化成柜里进行==充放电==,在此过程中,电池负极会形成SEI膜(SEI, Solid Electrolyte Interface,即固态电解质界面)。SEI膜可以有效防止溶剂分子与锂离子一同嵌入电极中,减少溶剂分子共嵌入对电极材料的破坏,提高电极的循环性能和使用寿命。SEI膜的形成会消耗部分电解液,所以有时还得给电芯再补点电解液,

其他

气密性测试、绝缘检测、容量测试、电压测试等等“考试”,考过了才能算是一个合格的电芯。

电池组成

电芯cell

**一个电池单体,最简化的结构就是:正极、负极、隔膜、电解液再加上装这些东西的容器。**实际量产的电芯结构没这么简单,但还是涵盖了这些基本结构。

**电芯可分为三大类:方形电芯、圆柱电芯和软包电芯,**前二者是用硬壳封装,钢壳、铝壳居多。还没进行封装的电芯,被称为裸电芯。

方形电芯可以拆分为:顶盖、裸电芯、壳体、电解液及其他零部件,顶盖主要是正、负极极柱以及泄压阀(也称防爆阀/安全阀)。方形钢壳或铝壳作为壳体,方形电芯的散热性、可靠性好,空间利用率高。

圆柱电芯标准化程度较高:14650、14500(5号电池),前两位数字代表圆柱电芯的直径(单位mm),第3、4位代表圆柱电芯的高度。良品率高、一致性好,但劣势在于空间利用率。

软包电芯:手机用的就是小型软包电芯。铝塑膜包装代替金属壳体,无法分担外部挤压力。

模组module

采用模组这种模块化设计的好处在于电池结构更为稳定,且电池系统的可维护性高。如果个别电芯出现故障,可以单独更换相应模组。2P24S把2组各由24个电芯串联而成的小单元并联起来,得到的就是共包含48个电芯的2P24S模组。

电池包pack

电池包往往是由若干电池单元、热管理系统、电池管理系统(BMS)、电气系统及结构件组成。对于传统的电池包来说,这里的电池单元指的就是模组。

CTP(Cell to Pack)技术没有中间的模组,提升效率。CTP技术的下一代,是CTC(Cell to Chassis),通过将电芯直接集成到底盘上。

三电系统

  • 电驱系统:驱动电机,传动机构(减速器),变换器(逆变器+DC/CD转换器)。

  • 电池系统:cell + module + pack。

  • 电控系统:整车控制器、电池控制器、驱动电机控制器。

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