鋰離子(zi)電池(chi)(chi)(chi)是一種二(er)次充電電池(chi)(chi)(chi)，它主要依靠鋰離子(zi)在正(zheng)極(ji)和負(fu)極(ji)之間(jian)移動來工作。在充放電過(guo)程中，Li+在兩個電極(ji)之間(jian)往返嵌(qian)入和脫嵌(qian)：充電時(shi)，Li+從正(zheng)極(ji)脫嵌(qian)，經過(guo)電解質嵌(qian)入負(fu)極(ji)，負(fu)極(ji)處于富鋰狀態；放電時(shi)則相反。根據外形(xing)來分，目前新能源汽(qi)車市場上常見的(de)電池(chi)(chi)(chi)分為三(san)類：方形(xing)鋁殼電池(chi)(chi)(chi)、軟包電池(chi)(chi)(chi)及圓柱電池(chi)(chi)(chi)。

圖1 不同種類的鋰離子電池(chi)

       軟(ruan)包鋰離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)是指采用鋁(lv)(lv)塑膜為外(wai)包裝的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)。相比(bi)于方(fang)形(xing)鋁(lv)(lv)殼(ke)(ke)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)及圓柱電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)，軟(ruan)包電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)在發生(sheng)安(an)全(quan)隱(yin)患的(de)(de)(de)(de)(de)時候一般先脹氣，或者從沖(chong)破封印處釋放(fang)能(neng)量(liang)，不易發生(sheng)爆炸，因而安(an)全(quan)性能(neng)更高(gao)；同(tong)時，同(tong)等容量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)軟(ruan)包電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)要比(bi)方(fang)形(xing)鋁(lv)(lv)殼(ke)(ke)輕，具有(you)更高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)密度。此(ci)外(wai)，軟(ruan)包電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)狀可根據客(ke)戶的(de)(de)(de)(de)(de)需求定制，設(she)計上(shang)更加靈(ling)活，在新的(de)(de)(de)(de)(de)型號的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)開發上(shang)更占優(you)勢(shi)(shi)。當然(ran)，軟(ruan)包電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)也存在劣勢(shi)(shi)，目前的(de)(de)(de)(de)(de)鋁(lv)(lv)塑膜大都依賴進(jin)口(kou)，且生(sheng)產工藝復(fu)雜，產線的(de)(de)(de)(de)(de)自動化程(cheng)度不如方(fang)形(xing)鋁(lv)(lv)殼(ke)(ke)高(gao)，生(sheng)產效率較低。近年來，隨著鋰離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)生(sheng)產工藝的(de)(de)(de)(de)(de)不斷提升(sheng)(sheng)及設(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)改進(jin)，軟(ruan)包電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產效率也在不斷提升(sheng)(sheng)。

圖(tu) 2  軟(ruan)包鋰離子電芯拆(chai)解示意圖(tu)

        軟包電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)主要由(you)正(zheng)負極(ji)(ji)、電(dian)(dian)解質、隔膜以及外(wai)殼構成。電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)兩頭凸起的(de)部件(jian)為(wei)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)極(ji)(ji)耳(er)。鋰離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)極(ji)(ji)耳(er)分布(bu)包括單(dan)頭出(chu)(chu)極(ji)(ji)耳(er)及雙(shuang)頭出(chu)(chu)極(ji)(ji)耳(er)。以單(dan)頭出(chu)(chu)極(ji)(ji)耳(er)為(wei)例，拆解后的(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)示(shi)意圖如圖2所示(shi)。不(bu)難發現軟包鋰離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)構成結(jie)構，正(zheng)極(ji)(ji)、負極(ji)(ji)、隔膜。除此之外(wai)，軟包電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)還(huan)需要電(dian)(dian)解液來作為(wei)離子(zi)傳輸的(de)通道。

       鋰離子電(dian)池(chi)生(sheng)產過(guo)程較(jiao)為(wei)復雜，以萬向(xiang)一(yi)二三為(wei)例，主要(yao)包括：勻漿(jiang)、涂布、碾壓、沖片(pian)、疊片(pian)、封裝(zhuang)、注液、化成幾個工序(xu)。如下圖所示。

       勻(yun)(yun)漿(jiang)：鋰離子(zi)電(dian)池(chi)的(de)極(ji)片是電(dian)芯(xin)中最(zui)重要(yao)的(de)組(zu)成部分，勻(yun)(yun)漿(jiang)即指鋰離子(zi)正(zheng)負極(ji)片上的(de)所涂(tu)漿(jiang)料(liao)的(de)制備(bei)過程，漿(jiang)料(liao)的(de)制備(bei)需要(yao)將正(zheng)負極(ji)物料(liao)、導電(dian)劑及(ji)粘(zhan)結劑進(jin)行混合，所制備(bei)的(de)漿(jiang)料(liao)需要(yao)均一、穩定。不同鋰電(dian)池(chi)生(sheng)產廠家都(dou)有自己(ji)的(de)勻(yun)(yun)漿(jiang)工藝配方，勻(yun)(yun)漿(jiang)過程中的(de)加(jia)料(liao)順序、加(jia)料(liao)比例及(ji)攪(jiao)拌工藝都(dou)對(dui)勻(yun)(yun)漿(jiang)效果有著極(ji)大(da)的(de)影響(xiang)。勻(yun)(yun)漿(jiang)結束(shu)后需要(yao)對(dui)漿(jiang)料(liao)進(jin)行固含量(liang)、粘(zhan)度(du)、細度(du)等測試，以(yi)確保(bao)漿(jiang)料(liao)性能滿足要(yao)求。

       涂布：制(zhi)備(bei)好的(de)正、負極(ji)漿料需涂覆(fu)在(zai)鋁箔(bo)或(huo)者銅箔(bo)上并(bing)烘干，這個過程(cheng)即為涂布。涂布工藝是鋰離子(zi)電池制(zhi)造的(de)核心工序，在(zai)很大程(cheng)度上決定著鋰離子(zi)電池的(de)性(xing)能。涂布后的(de)極(ji)卷(juan)要求表面平整，色(se)澤均一，無露箔(bo)、顆粒、劃痕、褶皺(zhou)等(deng)。

       碾(nian)壓：涂布后的(de)極(ji)片(pian)還需經過(guo)(guo)碾(nian)壓，碾(nian)壓是通過(guo)(guo)軋輥(gun)與(yu)極(ji)片(pian)之間產(chan)生(sheng)的(de)摩擦(ca)力將極(ji)片(pian)拉進旋轉(zhuan)的(de)軋輥(gun)之間，電(dian)池(chi)極(ji)片(pian)受壓變形，并致密(mi)(mi)化。極(ji)片(pian)的(de)碾(nian)壓是正負極(ji)板(ban)上材(cai)(cai)(cai)料壓實的(de)過(guo)(guo)程(cheng)，其(qi)目的(de)在于(yu)增(zeng)加(jia)正極(ji)或負極(ji)材(cai)(cai)(cai)料的(de)壓實密(mi)(mi)度(du)(du)(du)。合(he)適的(de)壓實密(mi)(mi)度(du)(du)(du)可以增(zeng)大電(dian)池(chi)的(de)放電(dian)容量，減(jian)小內阻，減(jian)小極(ji)化損失，延長(chang)電(dian)池(chi)循環壽(shou)命，提高鋰離子電(dian)池(chi)的(de)利用率(lv)。但(dan)壓實密(mi)(mi)度(du)(du)(du)的(de)過(guo)(guo)大或過(guo)(guo)小都不利于(yu)鋰離子的(de)嵌入或脫出。因此(ci)，電(dian)池(chi)極(ji)片(pian)實施輥(gun)壓時，軋制力不宜(yi)過(guo)(guo)大也不宜(yi)過(guo)(guo)小，應符(fu)合(he)極(ji)片(pian)材(cai)(cai)(cai)料的(de)特(te)征。

       分(fen)切(qie)、沖(chong)片(pian)：由于產能及效率要(yao)求，生產中的(de)極(ji)卷都(dou)相對較大，碾壓后的(de)極(ji)卷還需切(qie)至所需極(ji)片(pian)尺寸，這(zhe)個過程就是分(fen)切(qie)和(he)沖(chong)片(pian)的(de)過程。

       疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)：分(fen)切(qie)后的極(ji)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)需要(yao)按(an)照(zhao)負(fu)極(ji)、隔膜、正極(ji)、隔膜、負(fu)極(ji)、隔膜、正極(ji)……正極(ji)、隔膜、負(fu)極(ji)的順(shun)序(xu)(xu)進(jin)行(xing)堆疊(die)(die)，這(zhe)個過程(cheng)稱為疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)，堆疊(die)(die)之(zhi)后的極(ji)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)稱之(zhi)為電芯。疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)的方式包括Z字型(xing)疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)及搖擺(bai)式疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)。部分(fen)廠家在此工(gong)(gong)序(xu)(xu)采用卷(juan)(juan)(juan)繞(rao)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)，相比于卷(juan)(juan)(juan)繞(rao)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)，疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)的劣勢在于對極(ji)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)的對齊精度要(yao)求較高，且目(mu)前？疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)機效率較低、自動(dong)化(hua)程(cheng)度低。但疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)的電池性(xing)能較卷(juan)(juan)(juan)繞(rao)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)更加(jia)良好。隨(sui)著新能源行(xing)業的不斷擴大和發展，考(kao)慮(lv)到電池在安全性(xing)、產線集(ji)體效率等問題，疊(die)(die)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)依然是長期(qi)發展的趨(qu)勢。

       封(feng)裝(zhuang)：堆疊好的(de)電(dian)芯(xin)還(huan)需經(jing)過(guo)(guo)極耳焊接，將(jiang)焊接好的(de)電(dian)芯(xin)放置于沖坑后的(de)鋁塑膜(mo)中并進(jin)行(xing)頂、側封(feng)等工序，即為封(feng)裝(zhuang)。封(feng)裝(zhuang)好的(de)電(dian)芯(xin)如圖3所示(shi)。除電(dian)芯(xin)本(ben)體外，鋁塑膜(mo)還(huan)留有余量(liang)，這(zhe)部分稱為氣袋(dai)，這(zhe)是因為電(dian)芯(xin)在化成過(guo)(guo)程中會(hui)(hui)產(chan)生大量(liang)的(de)氣體，這(zhe)部分氣體會(hui)(hui)隨著氣袋(dai)在degas工序一并去除。

圖(tu)3 封裝后電(dian)池

       注(zhu)液(ye)：注(zhu)液(ye)即向封裝后(hou)的電(dian)(dian)芯中(zhong)注(zhu)入(ru)電(dian)(dian)解液(ye)的過程(cheng)。電(dian)(dian)解液(ye)的作用是(shi)為電(dian)(dian)池(chi)中(zhong)離子(zi)的傳輸提供載體。在電(dian)(dian)解液(ye)中(zhong)加入(ru)特(te)定的添加劑，可以(yi)提高(gao)鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)在安全或高(gao)低溫等(deng)方(fang)面(mian)的性能(neng)。

       化(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)：注液后的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)還需在小電(dian)(dian)(dian)(dian)流下進(jin)行(xing)充電(dian)(dian)(dian)(dian)，相當于(yu)對(dui)鋰離(li)(li)子電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)激活過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。首(shou)次充電(dian)(dian)(dian)(dian)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中負極的(de)(de)(de)表面會形成(cheng)(cheng)(cheng)SEI膜。SEI膜的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)直接(jie)決定了鋰離(li)(li)子電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)倍率、自放電(dian)(dian)(dian)(dian)性(xing)能(neng)，因此化(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)工(gong)藝的(de)(de)(de)好壞直接(jie)決定了電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)質量。化(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中會產(chan)生大量的(de)(de)(de)氣(qi)體，這(zhe)些氣(qi)體會影響電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)，因此化(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)后的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)還需經過(guo)(guo)(guo)(guo)除氣(qi)，即Degas過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。為了保證電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)一致性(xing)，鋰離(li)(li)子電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)還需進(jin)行(xing)分(fen)(fen)容、內阻、自放電(dian)(dian)(dian)(dian)等測試，把不(bu)同(tong)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)進(jin)行(xing)分(fen)(fen)組。

       以上(shang)過程(cheng)即(ji)為單體(ti)電(dian)池(chi)的制備過程(cheng)。將同組別的單體(ti)電(dian)池(chi)按照一定的串并聯方式組裝(zhuang)，就可(ke)以應用于電(dian)動汽(qi)車、儲能等(deng)領域。

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