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電池制造工藝知識詳解

時間：2022-06-24 16:14 來源：未知 點(diǎn)擊：次

新能源市場太火爆了，尤其是電動汽車領(lǐng)域熱搜話題不斷，成為全民關(guān)注的熱點(diǎn)。電動汽車最受關(guān)注的是續(xù)航里程和充電速度，這都與動力電池有關(guān)。作為電動汽車核心部件之一的動力電池是怎么制造的呢？工序如何？目前動力電池主要以鋰離子電池為主，鋰離子電池的制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)工藝流程較長，細(xì)分的話，涉及幾十道工序，而且每一道工序都需要嚴(yán)格控制，才能保證產(chǎn)品的可靠性和安全性。按照外觀形態(tài)不同，鋰離子電池可以分為圓柱電池、方形電池以及軟包電池等。

 

圖片
鋰離子電池結(jié)構(gòu)
 
以圓柱形鋰離子電池為例，從整體來看，電池生產(chǎn)工序可以概括為3大工段，21道工序。3大工段分別是前段工序（極片制備）、中段工序（電芯裝配）、后段工序（化成封裝）。21道工序分別是負(fù)極勻漿、正極勻漿、涂布、輥壓、分切、制片、卷繞、入殼、底焊、滾槽、烘烤、注液、焊接、封口、清洗、套膜、活化、化成、陳化、分選、分容。
 
圖片
鋰離子電池生產(chǎn)工序流程

1

前段

 

 

前段工序主要是極片制備階段，包括正（負(fù)）極勻漿、涂布、輥壓、分切、制片。
 
正（負(fù)）極勻漿
 
將正（負(fù)）極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等正（負(fù)）極物質(zhì)混合在一起的混料過程，混料是把電池活性物質(zhì)材料和輔料，在溶劑中進(jìn)行高度分散形成牛頓型高粘度流體，達(dá)到將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑及其它添加劑充分混合，均勻分散的目的。
 
涂布
 
將漿料通過涂布機(jī)在集流體表面涂覆一層厚度均勻的涂層，再經(jīng)過烘道加熱將溶劑除去，得到極片。
 
輥壓
 
涂布完成后，極片需通過輥壓機(jī)調(diào)整軋輥間隙、收放卷位置、張力等，并用試片試壓，確保試壓后的試片厚度符合工藝參數(shù)要求。
 
分切
 
將較寬的極片用分切機(jī)分切成單顆電芯所需要的寬度。
 
制片
 
在制片機(jī)上焊接極耳并在極耳位置貼上絕緣膠包覆裸露的集流體和極耳。

 

2

中段

 

 

中段工序主要是完成電芯的制備，包括卷繞、入殼、底焊、輥槽、烘烤、注液、焊接、封口、清洗、套膜。
 
卷繞
 
是由條狀正負(fù)極極片和隔膜通過卷繞機(jī)卷成圓柱形卷芯，這一工序管控要點(diǎn)在于負(fù)極極片必須完全包覆正極極片，而隔膜必須完全包覆負(fù)極極片，對工藝精度的要求非常高。
 
入殼、底焊、輥槽
 
卷芯完成后需放入鋼殼并通過底焊使得負(fù)極耳與鋼殼連接，這時整個鋼殼就是電池的負(fù)極，再通過輥槽固定鋼殼內(nèi)的卷芯。
 
烘烤
 
將已入殼的卷芯置于烘烤箱中烘烤，直至卷芯的水分含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后才能轉(zhuǎn)入下一工序。
 
注液
 
通過注液機(jī)將電解液注入烘烤后水分要求合格的卷芯。注液完成后，鋰電池的四大主材均被應(yīng)用到電芯之中。
 
焊接
 
將蓋板與正極耳焊接在一起，這時整個蓋板就是電池的正極，焊接的管控點(diǎn)在于防止虛焊、偏焊及蓋帽外觀不良。
 
封口
 
將鋼殼與蓋板密封，使殼體內(nèi)的電芯體處于完全密封的狀態(tài)，與外界環(huán)境隔離，避免物質(zhì)交換。
 
清洗
 
清洗工序的目的是清除電池鋼殼表面殘留的電解液，防止電解液腐蝕鋼殼。
 
套膜
 
套膜工序是保證電芯正負(fù)極端分開，防止外部電路發(fā)生短路，同時使電池有一定的美觀度。

 

3

后段

 

 

完成中段工序意味著一顆外形完整的電芯制造已經(jīng)結(jié)束。之后就是后段工序，此工序主要目的是將電芯激活，經(jīng)過檢測、分選、組裝，形成鋰離子電池成品。主要包括活化、化成、陳化、分選、分容。
 
活化
 
電芯套膜之后在恒溫環(huán)境擱置一段時間，使電解液充分浸潤極片和隔膜，防止因電解液浸潤不均勻而導(dǎo)致析鋰。
 
化成
 
通過第一次充電，使得電芯激活，此過程中負(fù)極表面會形成一層穩(wěn)定的固體電解質(zhì)相界面（SEI）膜。電池在化成后，才能體現(xiàn)真實(shí)的電性能；沒有經(jīng)過化成的電池，無法進(jìn)行正常充放電。
 
陳化
 
將化成后某一荷電狀態(tài)的電芯在一定溫度環(huán)境下擱置一段時間，并測試擱置前后電池的電壓，根據(jù)電壓下降情況篩選、分類，排除外界因素的影響，剔除壓降大或壓降異常的電芯。
 
分選
 
根據(jù)電芯交流內(nèi)阻大小分選出不同內(nèi)阻檔位電芯，剔除內(nèi)阻異常電芯。
 
分容
 
分容即分析容量。電池在制造過程中，因工藝原因使電池的實(shí)際容量不可能完全一致，通過一定的充放電檢測，將電池按容量分類的過程稱為分容。
 
經(jīng)過上述3大工段，21道工序，新的鋰離子電池產(chǎn)品被制備出來。在整個過程中，鋰離子電池的生產(chǎn)既要嚴(yán)格把控好各工序的質(zhì)量控制點(diǎn)、優(yōu)化制作流程，還要嚴(yán)格控制生產(chǎn)環(huán)境的溫度、濕度和潔凈度等等。鋰離子電池的生產(chǎn)是一個相當(dāng)復(fù)雜且精細(xì)的工藝流程，細(xì)節(jié)決定成敗，只有精雕細(xì)琢、百煉千錘才能做出優(yōu)良的電池產(chǎn)品。
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