ac3型锂离子电池涂敷工艺研究
【摘要】本次毕业综合实践论文所研究的是AC-3型锂离子电池的涂敷工艺，课题来源于自己实习的天津力神电池股份有限公司。研究主要从涂敷的原理、涂敷的生产环节、涂敷的前工序等几方面来探寻影响AC-3型锂离子电池涂敷工艺的因素。本文首先介绍涂敷的原理及意义，再简述电池生产的环节，接着分析影响涂敷生产的前环节，再从涂敷工序上的各个岗位来研究影响涂敷工艺的因素，最后提出控制涂敷工艺的的方法。具体内容包含了电池生产的原理及影响AC-3型锂离子电池涂敷工艺的主要因素，如：间隔、涂敷量、浆料质量、泵速、涂压等。最终实现调节纠偏、Gap值，调节泵速达到合理范围，粉浆所供给的浆料达到要求，物料所供给的箔材尺寸合格。
目录
引言 1
一、锂离子电池的工作原理及生产工序 2
（一）锂离子电池的工作原理 2
（二）锂离子电池的生产工序 2
二、涂敷的原理、意义和操作 3
（一）涂敷的原理 3
（二）涂敷的意义 3
（三）涂敷的操作 3
三、AC3型锂离子电池的涂敷生产要求及涂敷工艺要求 6
（一）AC3型锂离子电池的涂敷生产要求 6
（二）AC3型锂离子电池的涂敷工艺要求 7
四、涂敷各岗位及其前工序对AC3型锂离子电池的涂敷工艺要求的影响 9
（一）涂敷各岗位对AC3型锂离子电池的涂敷工艺要求的影响 9
（二）涂敷前工序对AC3型锂离子电池的涂敷工艺要求的影响 10
五、AC3型锂离子电池的尺寸、涂敷量的合理控制 10
（一）AC3型锂离子电池的尺寸的合理控制 10
（二）AC3型锂离子电池的涂敷量合理的合理控制 10
总结 12
参考文献 13
谢辞 14
引言
新能源技术被公认为21世纪的高新技术,电池行业作为新能源领域的重要组成部分，已成为全球经济发展的一个新热点。目前锂离子电池已经作为一种重要的能量源被人们大范围的使用，无论是在电子通讯领域，还是在交通运输领域等，它都担当着极为重要的角色，有着广泛的应用前景。锂离子电池是一种二次电池，是在锂电池的基础上发展起来的一
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
种新型电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。自20世纪70年代以来，以金属锂为负极的各种高比能量锂原电池分别问世，并得以广泛应用。
锂离子电池工作电压高、比能量高、容量大、自放电小、循环性好、使用寿命长、重量轻、体积小，是现代高性能电池的代表，是移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备的理想电源，并有望成为未来电动汽车、无绳电动工具等的主要动力来源之一。本次毕业综合实践论文所研究的是AC3型锂离子电池的涂敷工艺。本文主要从涂敷的原理、涂敷的生产环节、涂敷的前工序几方面来研究影响AC3型锂离子电池的涂敷工艺的因素。本课题得出的结论是如何调节纠偏、Gap值，调节泵速达到合理范围，粉浆所供给的浆料达到要求，物料所供给的箔材尺寸合格，满足以上条件后，AC3型锂离子电池的涂敷工艺才能达到要求。
一、锂离子电池的工作原理及生产工序
（一）锂离子电池的工作原理
锂离子电池是指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的独特机理的锂离子电池形象地称为“椅式电池”，俗称“锂电”。锂离子电池的结构如图11所 示，一般由正极、负极和高分子隔膜构成。
图11 锂离子电池的结构
（二）锂离子电池的生产工序
锂离子电池一般要经过十几道生产工序才能生产出来。它们分别是粉浆（Mixing）、涂敷（Coating） 、碾压（Calendering）、剪切（Slitting）、焊接极耳（Tab welding）、卷绕（Winding）、XRay检查（ XRay Checking）、入壳（Jelly roll insertion）、底部焊接（Bottom welding）、封口（Sealing） 、清洗（Cleaning）、套标→喷码 （Plastic sleeves→Print barcode）、化成→分容（Formatting→Aging→Capacity test）、OCT测试→分组（OCT Testing→Grouping）、扫描/测电压/看外观出货（Final visual ）、FQA检验和包装 （FQA checking and packing）。因为涂敷之后的工序与本文研究的涂敷关系不大，所以这里仅简单研究一下与涂敷紧密相关的前工序——粉浆。粉浆简单来说就是将正极或负极粉料以及其它配料混合均匀，并调制成浆。具体的，是将活性物质、导电剂、粘结剂放入搅罐中和溶剂相结合并互相搅拌的过程。负极的活性物质用的是石墨粉，溶剂是水；正极的活性物质用的最多的是酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂，溶剂是NMP。负极的增稠剂是CMC，粘结剂是SBR；正极的粘结剂是PVDF，正极的导电剂是乙炔。钴酸锂是正极活性物质，是锂离子源，为电池提高锂源。粉浆制出的浆料好坏将很大程度影响涂敷涂出的极片质量。
二、涂敷的原理、意义和操作
（一）涂敷的原理
涂敷，顾名思义，就是在铜箔或铝箔表面涂敷浆料并烘干制成电极极片。正极用的是铝箔，负极用的是铜箔。正负极选用材料是因为与之相应的一般锂离子电池负极用的铜，正极用的铝。
（二）涂敷的意义
涂敷，对于整个电池的生产来说是至关重要的一环，如果说电池生产是一个人体构造的话，那么涂敷就是大脑，是控制中枢。因为没有涂敷，就没有电池极片；没有电池极片，就没有电池，所以涂敷是电池生产的核心。涂敷制造出来的极片好坏，将直接决定电池的好坏。
（三）涂敷的操作要求
涂敷要用到涂敷机，正确地操作机器才能生产出符合要求的电池极片。本文所用的涂敷机是APROR涂敷机，它的特点就是可以双面涂敷，烘箱用电加热。双面涂敷就是涂过单面经烘箱烘干后，单面上B头会折返过来涂敷双面。
涂敷机结构上一共分为五大部分，分别为A头涂敷头（简称A头），B头涂敷头(简称B头)，烘箱，放卷端和收卷端。依据机器构造，涂敷车间一共设有五大岗位，它们分别是A头主操作(简称A头主操)，B头主操作（简称B头主操），物料员，涂尾，K3测温。
操作流程上，箔材放入放卷端后会在导向辊上向前传动，当箔材经放卷段到A头时，A头主操就要喷涂浆料到箔材上，完成单面涂敷的过程。当单面极片烘干后会出一楼烘箱，上B头涂敷头，B头主操就要喷涂浆料到双面，完成双面涂敷的过程，进二楼烘箱烘干后会从二楼烘箱出来，到达二楼，再从二楼下来到达收卷端，收卷完毕完成极片半成品的制作。
具体分析，涂敷机涂出极片的过程比较复杂。粉浆把浆料经管道运输到涂敷头时，会先储存在涂敷头小罐内，然后经过涂敷头小罐金属过滤器过滤第一遍，为的是把浆料中的杂质也就是大一点的颗粒给去除掉。然后，经过螺杆泵加速加压后通过螺杆泵上的过滤器过滤第二遍，目的是把细小的颗粒尽可能地过滤掉，再经过白色硬质管道输送到间隙阀的涂敷阀里，涂敷阀打开，浆料从喷嘴涂出来。涂敷阀关闭，也就是间隙阀中的回流阀打开，喷头就不喷浆料，这时候就会在箔材上留下一道空白，这个空白就叫间隔。回流阀打开的时候浆料就会回流回管道中，经管道流回涂敷头小罐中，形成一个循环。
放卷端就是放基体箔材的地方，正极放的是铝箔，负极放的是铜箔。箔材放入放卷端后会在导向辊上向前传动，涂敷机上会有很多导向辊，这些导向辊的作用就是引导箔材在上面运动，箔材可以从导向辊上面穿过，也可以从下面穿过。涂敷车间是24小时连续工作的，机器一刻也不会停，只有在换过滤器、急停、换型和结线时才会停止工作，所以导向辊一刻也不会停歇。而物料员就是主要负责放卷段的箔材的供给，当箔材使用完时换上一卷新的箔材，当然这是机器自动完成的，但是需要物料员去操作机器上的按钮，使其完成自动换卷。放卷端如图21所示。
目录
引言 1
一、锂离子电池的工作原理及生产工序 2
（一）锂离子电池的工作原理 2
（二）锂离子电池的生产工序 2
二、涂敷的原理、意义和操作 3
（一）涂敷的原理 3
（二）涂敷的意义 3
（三）涂敷的操作 3
三、AC3型锂离子电池的涂敷生产要求及涂敷工艺要求 6
（一）AC3型锂离子电池的涂敷生产要求 6
（二）AC3型锂离子电池的涂敷工艺要求 7
四、涂敷各岗位及其前工序对AC3型锂离子电池的涂敷工艺要求的影响 9
（一）涂敷各岗位对AC3型锂离子电池的涂敷工艺要求的影响 9
（二）涂敷前工序对AC3型锂离子电池的涂敷工艺要求的影响 10
五、AC3型锂离子电池的尺寸、涂敷量的合理控制 10
（一）AC3型锂离子电池的尺寸的合理控制 10
（二）AC3型锂离子电池的涂敷量合理的合理控制 10
总结 12
参考文献 13
谢辞 14
引言
新能源技术被公认为21世纪的高新技术,电池行业作为新能源领域的重要组成部分，已成为全球经济发展的一个新热点。目前锂离子电池已经作为一种重要的能量源被人们大范围的使用，无论是在电子通讯领域，还是在交通运输领域等，它都担当着极为重要的角色，有着广泛的应用前景。锂离子电池是一种二次电池，是在锂电池的基础上发展起来的一
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
种新型电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。自20世纪70年代以来，以金属锂为负极的各种高比能量锂原电池分别问世，并得以广泛应用。
锂离子电池工作电压高、比能量高、容量大、自放电小、循环性好、使用寿命长、重量轻、体积小，是现代高性能电池的代表，是移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备的理想电源，并有望成为未来电动汽车、无绳电动工具等的主要动力来源之一。本次毕业综合实践论文所研究的是AC3型锂离子电池的涂敷工艺。本文主要从涂敷的原理、涂敷的生产环节、涂敷的前工序几方面来研究影响AC3型锂离子电池的涂敷工艺的因素。本课题得出的结论是如何调节纠偏、Gap值，调节泵速达到合理范围，粉浆所供给的浆料达到要求，物料所供给的箔材尺寸合格，满足以上条件后，AC3型锂离子电池的涂敷工艺才能达到要求。
一、锂离子电池的工作原理及生产工序
（一）锂离子电池的工作原理
锂离子电池是指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的独特机理的锂离子电池形象地称为“椅式电池”，俗称“锂电”。锂离子电池的结构如图11所 示，一般由正极、负极和高分子隔膜构成。
图11 锂离子电池的结构
（二）锂离子电池的生产工序
锂离子电池一般要经过十几道生产工序才能生产出来。它们分别是粉浆（Mixing）、涂敷（Coating） 、碾压（Calendering）、剪切（Slitting）、焊接极耳（Tab welding）、卷绕（Winding）、XRay检查（ XRay Checking）、入壳（Jelly roll insertion）、底部焊接（Bottom welding）、封口（Sealing） 、清洗（Cleaning）、套标→喷码 （Plastic sleeves→Print barcode）、化成→分容（Formatting→Aging→Capacity test）、OCT测试→分组（OCT Testing→Grouping）、扫描/测电压/看外观出货（Final visual ）、FQA检验和包装 （FQA checking and packing）。因为涂敷之后的工序与本文研究的涂敷关系不大，所以这里仅简单研究一下与涂敷紧密相关的前工序——粉浆。粉浆简单来说就是将正极或负极粉料以及其它配料混合均匀，并调制成浆。具体的，是将活性物质、导电剂、粘结剂放入搅罐中和溶剂相结合并互相搅拌的过程。负极的活性物质用的是石墨粉，溶剂是水；正极的活性物质用的最多的是酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂，溶剂是NMP。负极的增稠剂是CMC，粘结剂是SBR；正极的粘结剂是PVDF，正极的导电剂是乙炔。钴酸锂是正极活性物质，是锂离子源，为电池提高锂源。粉浆制出的浆料好坏将很大程度影响涂敷涂出的极片质量。
二、涂敷的原理、意义和操作
（一）涂敷的原理
涂敷，顾名思义，就是在铜箔或铝箔表面涂敷浆料并烘干制成电极极片。正极用的是铝箔，负极用的是铜箔。正负极选用材料是因为与之相应的一般锂离子电池负极用的铜，正极用的铝。
（二）涂敷的意义
涂敷，对于整个电池的生产来说是至关重要的一环，如果说电池生产是一个人体构造的话，那么涂敷就是大脑，是控制中枢。因为没有涂敷，就没有电池极片；没有电池极片，就没有电池，所以涂敷是电池生产的核心。涂敷制造出来的极片好坏，将直接决定电池的好坏。
（三）涂敷的操作要求
涂敷要用到涂敷机，正确地操作机器才能生产出符合要求的电池极片。本文所用的涂敷机是APROR涂敷机，它的特点就是可以双面涂敷，烘箱用电加热。双面涂敷就是涂过单面经烘箱烘干后，单面上B头会折返过来涂敷双面。
涂敷机结构上一共分为五大部分，分别为A头涂敷头（简称A头），B头涂敷头(简称B头)，烘箱，放卷端和收卷端。依据机器构造，涂敷车间一共设有五大岗位，它们分别是A头主操作(简称A头主操)，B头主操作（简称B头主操），物料员，涂尾，K3测温。
操作流程上，箔材放入放卷端后会在导向辊上向前传动，当箔材经放卷段到A头时，A头主操就要喷涂浆料到箔材上，完成单面涂敷的过程。当单面极片烘干后会出一楼烘箱，上B头涂敷头，B头主操就要喷涂浆料到双面，完成双面涂敷的过程，进二楼烘箱烘干后会从二楼烘箱出来，到达二楼，再从二楼下来到达收卷端，收卷完毕完成极片半成品的制作。
具体分析，涂敷机涂出极片的过程比较复杂。粉浆把浆料经管道运输到涂敷头时，会先储存在涂敷头小罐内，然后经过涂敷头小罐金属过滤器过滤第一遍，为的是把浆料中的杂质也就是大一点的颗粒给去除掉。然后，经过螺杆泵加速加压后通过螺杆泵上的过滤器过滤第二遍，目的是把细小的颗粒尽可能地过滤掉，再经过白色硬质管道输送到间隙阀的涂敷阀里，涂敷阀打开，浆料从喷嘴涂出来。涂敷阀关闭，也就是间隙阀中的回流阀打开，喷头就不喷浆料，这时候就会在箔材上留下一道空白，这个空白就叫间隔。回流阀打开的时候浆料就会回流回管道中，经管道流回涂敷头小罐中，形成一个循环。
放卷端就是放基体箔材的地方，正极放的是铝箔，负极放的是铜箔。箔材放入放卷端后会在导向辊上向前传动，涂敷机上会有很多导向辊，这些导向辊的作用就是引导箔材在上面运动，箔材可以从导向辊上面穿过，也可以从下面穿过。涂敷车间是24小时连续工作的，机器一刻也不会停，只有在换过滤器、急停、换型和结线时才会停止工作，所以导向辊一刻也不会停歇。而物料员就是主要负责放卷段的箔材的供给，当箔材使用完时换上一卷新的箔材，当然这是机器自动完成的，但是需要物料员去操作机器上的按钮，使其完成自动换卷。放卷端如图21所示。
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