锂电池PACK工艺培训资料

电池PACK工艺培训资料编制:郭新平2003/9/10本培训资料包括以下内容一.锂离子电池基本知识简介二.锂离子电池充、放电的特性三.PACK工艺介绍一.锂离子电池基本知识简介1.锂离子电池的广泛用途发展高科技的目的是为了使其更好的服务于人类。锂离子电池自1990年问世以来，因其卓越的性能得到了迅猛的发展，并广泛地应用于社会。锂离子电池以其它电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域，象大家熟知的移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等等，且越来越多的国家将该电池应用于军事用途。应用表明，锂离子电池是一种理想的小型绿色电源。锂离子电池已经快速成为便携式设备的标准电源；锂离子电池能提供和镍氢电池一样的能量，但在重量方面则可减少大约35%，这对于象摄像机和笔记本电脑之类的用电设备来说是至关重要的。锂离子电池完全没有“记忆效应”和不含有有毒物质的优点也是使它成为标准电源的重要因素。应用范围：摄像机移动电话笔记本电脑Personaldigitalassistants(PDA)各种便携电子设备2.什么是锂离子电池?锂电池的负极材料是锂金属材料，正极是碳元素材料。按照大家习惯上的命名规律，我们称这种电池为锂离子电池。锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极材料是碳材。3.锂离子电池是由哪些元件组成的?组成锂离子电池的构件（1）电池盖（2）正极----活性物质为氧化钴锂（3）隔膜----一种特殊的复合膜（4）负极----活性物质为碳（5）有机电解液（6）电池壳电池是一种把化学能转化为电能的产品知识库：保护板的作用锂离子电池块中包含有锂离子电池和电池IC保护线路，保护线路提供过充电、过放电、和短路保护（过电流、过电压和低电压）。4.锂离子电池的优越性能（1）工作电压高（2）能量大（3）循环寿命长（4）自放电率低（5）无记忆效应（6）无污染①能量密度高：具有相同容量的锂离子电池重量仅为镍氢、镍镉电池重量的1/2左右；具有相同容量的锂离子电池体积要比镍镉电池体积小40～50%，比镍氢电池体积小20～30%。②电压高：单片锂离子电池电压为3.6V，等于3支镍镉或镍氢电池的串联电压。③不污染环境：锂离子电池中不会有任何污染环境的物质。如：镉、铅等。④输出容量大：锂离子电池具有1.5C连续放电的能力。⑤寿命长。正常工作条件下，锂离子电池充/放循环寿命次数≥500次。⑥无记忆效应。锂离子不存在镍镉电池中所谓的记忆效应。所以锂离子电池充电前不需放电。⑦可快速充电：锂离子电池通常可采用≥0.5C电流快速充电，使充电过程缩短在1～2h内完成。⑧成本高：与其它二次性电池相比，锂离子电池成本较高，价格贵。锂离子电池与镍镉、镍氢电池比较以下是镍镉、镍氢、锂离子电池性能的对比：技术参数镍镉电池镍氢电池锂离子电池工作电压（V）1.21.23.6重量比能量(Wh/Kg)5065105-140体积比能量(Wh/l)150200300充放电寿命(次)5005001000自放电率（%/月）25-3030-356-9有无记忆效应有有无有无污染有无无注：(充电速率均为1C)5.锂离子电池的工作原理锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。不难看出，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象优秀的运动健将，在摇椅的两端来回奔跑。所以，专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。电池充电、放电化学反应过程为：充电→LiCoMO2+Cn→←Li1-XCoMO2+CnLiX←放电放电时锂离子不能完全移向正极，必须保留一部分锂离子在负极，以保证下次充电时的锂离子畅通嵌入通道；否则，电池寿命就相当短，为了保证碳层中放电后留有部分锂离子，就要严格限制放电终止最低电压；也就是锂离子电池不能过放电、放电终止最低电压通常为3.0V/节，最低也不能低于2.7V/节；同时，根据锂离子工作原理最高充电终止应为4.2V，不能过充，否则会因正极LiCoO2中的Li离子拿走太多时，造成所谓的晶型瘫塌，而使电池表现出寿命终结状态。由此可见，锂离子充/放电控制精度要求相当高，既不能过充，也不能过放。否则都将影响电池寿命，这是由锂离子电池工作机理所决定的。锂离子电池分液态锂离子电池和聚合物锂离子电池（Li-ionPolymer）聚合物锂离子根据电解液不同又分固体和胶体状电解液。锂离子电池是一种新型绿色环保电池新型绿色环保电池是指近年来已投入使用或正在研制开发的一类高性能、无污染的电池。目前已经大量使用的锂离子电池、金属氢化物镍电池和正在推广使用的无汞碱性锌锰电池以及正在研制开发的锂或锂离子塑料电池、燃料电池、电化学贮能超级电容器都属于新型绿色环保电池的范畴。此外，目前已广泛应用的利用太阳能进行光电转换的太阳电池（又称光伏发电），也属于这一范畴。爱护环境，保护地球什么是一次电池？什么是二次电池？知识库：一次电池：是只能一次性使用的电池，如：碱性电池、碳性电池、钮扣电池。二次电池：是可反复使用的电池。如：镍镉（Nicd）、镍氢（Nimh）、铅酸、锂离子可充电池（Li-ion）您有哪些关键问题？二.锂离子聚合物电池的特性1.锂离子电池的充电特性：由于锂离子电池要求，其充放电需精密控制，因此，锂离子电池需采用专门的恒流，恒压充电法进行充电。通常恒流充电到4.2V/节，后转入恒压，定时充电，待恒压充电电流降到100mA左右时，终止充电，恒流充电电率为0.1C～1.5C（C：当电池额定容量为1000mAh时，则1.0C充电率表示充电电流为1000mA，1.5C充电电流为1500mA，依此类推），只要进入恒压充电状态，充电电流会慢慢降低到零，并停止充电。2.锂离子电池的放电特性：锂离子电池采用恒流连续放电，开始放电时电压均为4.2V/节（单节开路端电压），终止放电电压，通常规定为3.0V（不充许过放电），最低放电压也不能低于2.5V，否则影响电池寿命。对同一电池而言放电电流大小不同，充电时间长短也不同。若用1.0C电流放电到终止电压3.0V约需1h；若用0.2C电流放电，到放电结束约需5h。可见放电时间长短与电池容量，放电电流大小有关。3.锂离子电池的存储特性：锂离子电池的存储特性是指锂离子长期有储后保持容量的特性及恢复容量等特性。锂离子电池剩余容量与存储时间和存储温度有关，在20℃环境温度下保存半年，容量可保持在额定值的90%以上，而同一电池在60℃环境温度下保存一个月后，容量保持仅此有额定容量的80%左右。可见锂离子电池宜在低温下保存，一般用户长期不用的电池宜放在冰箱冷冻室内保存。关键１电池充电：(1)充电电压锂离子电池单只电池最高充电电压为4.2V。(2)充电电流锂离子电池充电电流应为0.7CmA或更低。3)充电温度锂离子电池应在0°C至45°C温度范围内进行充电。(4)反极充电不要对电池进行反极充电。关键２电池放电：(1)放电电流锂离子电池放电电流应为1CmA或更小．(2)放电温度锂离子电池应在-20°C至60°C温度范围内进行放电。(3)放电终止电压应避免单只锂离子电池放电电压低于3.0V，过放电会损坏电池性能。关键３电池贮存：锂离子电池应充电30%至50%容量后在室温下贮存。补充几个锂离子电池知识①．锂离子电池具有三层卷绕结构，这三层结构分别是：以钴酸锂为主要活性物质的正极、以碳材料为主要活性物质的负极和正负极之间的隔膜层。②．锂离子电池是现在日常用电池中能量密度最高的电池，它的容量是镍镉电池容量的二倍，而且只有很低的自放电率。锂离子电池由于没有采用金属锂做为材料，因此它是一种稳定和安全的电池产品。③．通常，锂离子电池应用于电池组时都包括锂离子电蕊和电池保护线路，保护线路可以对锂离子电池过充电、过放电、过电压、低电压和过电流等方面进行保护。④．电池性能和寿命指标主要依据电池的使用情况。其它事项电池内化学反应：电池性能会因为长期贮存没有使用而下降，另外，如果各种使用条件如充电、放电、环境温度等因素没有维持在规定范围时，电池的使用寿命可能会下降或者用电设备可能因电池漏液而被损坏。如果电池在正常充电后不能维持长时间使用时，这表明应该更换电池了。三.PACK工艺介绍希望通过学习以后，大家对电池PACK的全过程有所认识，并能够通过这次培训对今后的操作起到指导作用。下面向大家具体介绍。概念1：什么是PACK?PACK在这里是指包装、封装、装配的意思1.工序流程介绍：电池PACK工序分为前加工、组装、包装三大部分（下面以PACK的典型工艺流程为例进行介绍）表1前页1~7是前加工工序；8~24是组装工序；25~26是包装工序。各种电池的封装工艺大同小异。也有特殊的封装工艺过程。2.ＰＡＣＫ工序名词解释A.前加工部分：镍带点焊是镍带片和电芯的正极耳，放在夹具上用金属超声波点焊机，通过超声波将其焊接；或者，镍带片和电芯的负极耳，放在夹具上用点焊机熔焊，将其焊接起来的工序。注意焊接时必须使用夹具。操作要求：焊接牢靠、不焊歪斜、长度和深度达到标准。互检：上工序镍带切割后不得有卷口和毛刺，以免折叠后刺破电芯。不良品退回上工序。贴绝缘纸是将绝缘纸（如成型美纹胶、电工胶、青稞胶纸等）贴于电芯上工艺规定的位置。操作要求：按工艺图纸位置、不得歪斜，不得贴有异物。互检：检查电芯是否漏液及有异味。不良品退回领料员。正负极加锡是用电烙铁在电芯极片加上规定量的焊锡。注意加焊方向，烙铁的温度范围：360℃±10℃，操作时小心用烙铁头焊接，避免造成电芯正负极短接。电烙铁不用或使用完时，要及时断开电源，用完后烙铁头必须镀一层锡，以防止烙铁头氧化。操作要求：锡点光滑、牢固、均匀、无漏焊。锡量适宜。互检：检查点焊镍带是否牢固。不良品退回上工序。导线焊接是将导线用电烙铁和焊锡丝与电芯极耳焊接在一起。注意导线焊法，通常有交叉焊接、平行焊接。正极使用红导线，负极使用黑导线。烙铁的温度范围：360℃±10℃，操作时小心用烙铁头焊接，避免造成电芯正负极短接。电烙铁不用或使用完时，要及时断开电源，用完后烙铁头必须镀一层锡，以防止烙铁头氧化。操作要求：焊接牢固、均匀、无虚焊、漏焊。锡量适宜。互检：发现点焊不牢及漏挂锡的不良品退回上工序。B.组装部分：PCB板加锡是用电烙铁在PCB板上面加上一定量的焊锡。注意烙铁的温度范围：360℃±10℃，操作时，小心用烙铁头焊接，避免造成电芯正负极短接。为了防止静电环对PCB板元件的损坏，要求工位上都垫有防静电胶垫，带紧静电手腕带，保持作业时无松动，如带有鳄鱼夹则需牢固夹在拉线下的地线上，定期检测静电环是否达到标准；电烙铁不用或使用完时，要及时断开电源，用完后烙铁头必须镀一层锡，以防止烙铁头氧化。操作要求：锡点光滑、牢固、均匀、无漏焊。锡量适宜。互检：发现与样本不符的PCB板退回领料员。扣PCB板是将PCB板扣合或放置于电芯上所指定的位置。为了防止静电环对PCB板元件的损坏，要求工位上都垫有防静电胶垫，带紧静电手腕带，保持作业时无松动，如带有鳄鱼夹则需牢固夹在拉线下的地线上，定期检测静电环是否达到标准。操作要求：扣盒时检查露出端子无歪斜、不得露绿油，无异常凸起。互检：漏焊、锡点不牢固的不良品退回上工序。压焊是通过热熔的方法将壳上的定位柱烫压下去，冷却后PCB板得到固定。注意压焊头与压焊底模的距离为3.5±0.5cm；压焊温度值范围：180℃～320℃；压焊时间值范围：0.6S～1.0S，具体视温度的高低而设定；操作要求：压焊后PCB板无偏移、PCB板无松动、胶粒不得温度过高后脱落。互检：底壳表面