一、前言
我早些年也在一家知名的电子公司的制造厂做过车间管理,对生产略懂一二。为什么我说有着生产经验的锂电pack厂会优势更大?我先拿锂电来举例,作为产业链分工越来越明确的今天,锂电池pack厂的材料来源大体同质化,正极、负极、隔膜、电解液、集流体都是来自于头部的几家公司,而且这几家说白了,都是赚的辛苦加工费,那么材料端来源一样,那么为啥做出来的电池的能量密度、循坏次数等性能却有着较大差别,成本上也有着巨大差距?它们之间的差别肯定是由于它们的制造工艺、生产效率、成本控制等多方面有着较大差别。就拿我之前所在工厂做过的路由器来说,工艺流程从原材料的检查、前段SMT车间的贴片、后段的组装里面涉及的工序十分之多,每一个步骤都存在改善的空间,流程的优化也有可能提高生产效率、生产工艺的创新也能提升产品的性能,而且头部公司因为种种原因,确实生产的产品性价比极高,基本碾压其它同类产家。另外那年,我所在的SMT车间新建了一新车间,进来了一些新设备,也为此新招了一些工人,新车间的产能爬坡、员工培养、生产出的产品性能等远没有大家想的那么简单,设备到位就能产能爬坡就能很快?不可能,尤其是没有经验的玩家去玩一个新进的行业,很多工序需要逐一摸索,很多难关需要花时间去攻克。
所以,基于维科技术在锂电将近5年的生产经验,我认为它的量产速度和效率都应该是比较高的,当然肯定比不上宁德时代,但相较于宁德时代,维科技术更灵活些,相当于梭哈了些手里的资源抢先去布局钠电,我觉得可以在初期,去抢一些市场份额。
二、电生产工艺
刚刚有说,锂电的材料来源都大体相同,为啥产品差异会这么大,这其实跟不同厂家的制造工艺、技术壁垒有着非常重要的关系,就像近期亿纬锂能推出的Ah储能电池,也是在生产工艺上做出了巨大突破,减少了47%的零件数量、提升30%的生产效率,电芯设计成本降低5%、生产成本降低30%、系统设计成本降低20%,最终实现总成本降低10%。所以,我认为产业经验的先发优势是维科技术突围钠电大军的重要法宝。
今天花了一些时间看了看锂电的生产工艺,看完后就觉得,正极、负极的性能只是影响最终电芯性能的一环,没有完备的电芯制造工艺来做背书,就像你光有食材,没有优秀的厨师,没有配合的调料,你照样做不出来一桌好菜。
1、锂电生产工艺
锂离子电池一般包括以下部件:正极、负极、电解质、隔膜、正极引线、负极引线、中心端子、绝缘材料、安全阀、PTC、电池壳等,形状主要有圆形、椭圆形、方形和扣式。
锂离子电池的生产流程随类型不同而不同,这边就以液体电解质锂离子电池的生产过程为例来做介绍。
(1)电极:电极制造浆料的方式有两种,采用有机溶剂或水。一般而言,正极材料均采用N-甲基吡咯烷酮作为溶剂,用于粘合剂(PVDF)的溶解,并作为导电剂和正极材料的载体,搅拌成浆料;负极材料如改性天然石墨,采用水作为溶剂,粘合剂为SBR,增稠剂为CMC,搅拌成电极浆料。搅拌过程必须使用真空装置,这样可以防止在涂布时候里面的气体产生大量的气孔,影响极片的质量。浆料制好后,用涂布机将浆料均匀涂布在集流体两面,干燥,对于集体体,正极一般铝箔,负极一般用铜箔。
(2)材料预处理与浆料搅拌工艺
1)电池活性材料、辅料要在有机溶剂里高度分散,形成均匀的高粘度聚合物浆体,使得正负极浆料各组分之间的表面张力降到最低,提高各组分的相容性,用于下一步电极膜的涂布。
2)浆料处理必须考虑溶剂的挥发性,不同的加料顺序对电池性能也有较大的影响,一般进行正、负极浆料搅拌前,需对密度相差较大的固体材料进行预混合。
(3)电极膜制备
1)锂离子电池极片与一般的涂料涂布明显不同:极片涂布要求高,厚度偏差要求为±3微米,通常使用的涂布方法包括挤出机、反辊涂布和刮刀涂布。选择涂布方法时需要考虑涂布层数、湿涂层厚度、涂布液的流变特性、要求的涂布精度、涂布支持体或基材及涂布的速度等。
2)在涂布过程中,应尽量控制浆料的均匀性,涂布时,采用计量泵精确控制涂布浆料的量,另外还需用各种计量仪进行现场测量,对涂层的厚度进行及时反馈和控制。
3)涂布后的极片进行干燥后,必须辊压,以防止极片上的活性物质发生脱落,导致微短路,辊压可以增加极片的密度,提高电池的体积容量密度,另外辊压可以增加电子电导率、提高电池的循环性能。
将辊压的正极和负极一起,依电池大小所需的长度进行切割,由于对切割设备的控制精度要求高,刀的形状设计也很讲究。接着将电极和导线进行焊接,按正极/隔膜/负极/的顺序重合,卷绕成圆形,形成电极子。将该电极子插入到电池壳中,并将负极和壳底焊接,加入电解液,将正极导线与遮挡阀一起进行焊接,然后加盖封口。
在上述过程中,要求在无水环境中,生产环境为22-25℃,不同生产工段的温度要求不一样,也有除湿的要求。
(4)注意事项:另外在锂离子生产过程中,还有以下因素需要注意:
1)导电剂的分散对于正极、负极材料的影响很重要,会影响容量的发挥和电池的倍率性能,采用新型的工艺更能保证导电剂分散均匀、极化低、容量高、倍率性能好。
2)正极和负极的比例对于不同的原材料而言也是不一样的,同样功率密度要去情况下,不同材料的涂布薄厚要求不一。
3)聚合物锂离子电池的化成和循环过程中,也会发生气胀等现象,对于避免气胀的产生,选择材料就是一个很重要的指标。
4)锂电池经过包装后,化成的条件比较关键,它涉及SEI膜的形成,以防止负极自发与电解液发生反应,同时,它也可以使活性物质与电解质之间有良好的接触。
2、大型锂电子电池生产
(1)大型锂离子电池一般是由包(pack)构成,而包是由模块通过并联或串联组装成。大型锂离子电池包括锂离子电池模块、充放电控制器、热量管理系统、模块平衡电子系统与外界进行通讯的电子系统。在生产动力型聚合锂离子电池需要考虑平衡电极厚度、压实密度与输出功率之间的关系,以免影响锂离子的扩散,另外,电池的热效应和散热都需
转载请注明地址:http://www.abmjc.com/zcmbzl/4010.html