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(biāo)準(zhǔn)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。
，生產(chǎn)線上的這些工具不僅要足夠精確，而且為適應(yīng)生產(chǎn)線的高速生產(chǎn)特點，還必須具備高響應(yīng)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(yīng)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(xué)電池連接組成
第1階段 準(zhǔn)備電極
鋰離子電池生產(chǎn)的**階段是準(zhǔn)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(xué)檢查和水分分析
質(zhì)量控制:光學(xué)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。”德國亞琛工業(yè)大學(xué)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(yán)重威脅。主要問題是水會與電極中的LiPF產(chǎn)生反應(yīng)，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(xué)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(xué)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(zhǔn)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(xué)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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