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電池材料的選擇以及生產(chǎn)流程
鋰離子電池原材料資源的開采、加工，重要有鋰資源、鈷資源和石墨。
能量密度、成本、安全性、熱穩(wěn)定性、循環(huán)壽命是動力鋰離子電池的5個關(guān)鍵指標(biāo)，三元材料，錳酸鉀與磷酸鐵鋰任何一個在這5個方面都不具有絕對優(yōu)勢，導(dǎo)致動力鋰離子電池極材料路線的差異。
一款電池的設(shè)計要首先從材料的選擇開始，要根據(jù)目標(biāo)需求，例如能量密度、倍率特性、循環(huán)壽命和安全等指標(biāo)，選擇合適的材料。正極材料選擇方面，我們可以選擇橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4，這種材料更加適合應(yīng)用在對能量密度需求不高的大巴車上，此外還有高容量的層狀材料，例如NCM和NCM，這些材料更加適合應(yīng)用在純電動汽車上，尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMN2O4則更加適合應(yīng)用在混合動力汽車上。
負(fù)極材料方面，石墨一直是鋰離子電池負(fù)極材料的不二選擇，事實上假如只考慮能量密度的話，金屬錫更適合作為負(fù)極材料。
為了改善正負(fù)極的導(dǎo)電性，通常還要在其中添加少量的導(dǎo)電劑，目前最常見的導(dǎo)電劑為炭黑類材料，碳纖維類材料，以及近幾年興起的碳納米管和石墨烯類材料。
此外，為了將電極粘附在集流體的表面還要添加1-4%的粘結(jié)劑，目前的粘結(jié)劑重要分為兩大類一類是油系粘結(jié)劑，另一大類是水系粘結(jié)劑。
電池的四個部件非常關(guān)鍵：正極（放電為陰極），負(fù)極（放電為陽極），電解質(zhì)，膈膜。正負(fù)極是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的地方，重要地位可以理解。但是電解質(zhì)有啥么用處？做功還很占重量。
電池內(nèi)部，金屬鋰在負(fù)極失去電子被氧化，成為鋰離子，通過電解質(zhì)向正極轉(zhuǎn)移；正極材料得到電子被還原，被正極過來的鋰離子中和。電解質(zhì)的理想用途，是運送且僅運送鋰離子。電池外部，電子從負(fù)極通過外界電路轉(zhuǎn)移到正極，中間進(jìn)行做功。理想情況下，電解質(zhì)應(yīng)該是好的鋰離子的載體，但絕不能是好的電子載體。因此在沒有外界電路時，電子無法在電池內(nèi)部從負(fù)極轉(zhuǎn)移到正極；只有存在外界電路時，電子轉(zhuǎn)移才能進(jìn)行。
單體電池的生產(chǎn)
第一步，單體電極的生產(chǎn)
混：將電極活性材料、粘結(jié)劑、溶劑等混合在一起，充分?jǐn)嚢璺稚⒑?，形成漿料。
涂：將制備的漿料以指定厚度均勻涂布到集流體（鋁箔或銅箔等）上。
烘：高溫烘烤干燥處理。
混和烘是有聯(lián)系的，烘是為了更好的將混合的漿料固定在鋁箔或銅箔上，而烘流程是一個高耗能環(huán)節(jié)，如能改善該環(huán)節(jié)，即可降低鋰離子電池的正負(fù)極生產(chǎn)成本。
鋰離子電池的勻漿是鋰離子電池生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，勻漿環(huán)節(jié)重要是將活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑等成分混合成為均勻的懸濁液，通常我們會首先將粘結(jié)劑分散成為膠液，然后有一些工藝會首先將導(dǎo)電劑與膠液分散成為導(dǎo)電膠，然后與活性物質(zhì)混合。
有的工藝會將導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑一起與膠液進(jìn)行混合，勻漿的關(guān)鍵在于如何將漿料中的各個成分分散均勻，為了達(dá)到這一目標(biāo)要對勻漿工藝進(jìn)行優(yōu)化，目前重要的勻漿工藝重要分為干法勻漿和濕法勻漿，目前隨著納米材料的逐漸普及，目前廠鋰離子電池廠家也開始采用高速分散設(shè)備，利用高速剪切用途，使得漿料分散的更加均勻，此外有也不少材料廠家開發(fā)了大量的改善漿料分散行的助劑。
第二步，單體電池的生產(chǎn)
在完成了上述的電極烘干過程后，我們就進(jìn)入到了鋰離子電池生產(chǎn)的下一個環(huán)節(jié)單體電池的生產(chǎn)。
壓：輥壓是對已涂好的正負(fù)極材料進(jìn)行軋壓使其壓實更好的依附在鋁箔或銅箔上。
切：分切是對已軋壓好的極片按工藝標(biāo)準(zhǔn)分切成條。
為了防止烘干后的電極再次吸收水分，整個單體電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)都要在干燥間內(nèi)進(jìn)行。
方形動力鋰電池電芯的生產(chǎn)工藝重要有三大類，一種是卷繞工藝，這種工藝一般應(yīng)用在圓柱形電池的生產(chǎn)上，目前也應(yīng)用在方形電池的生產(chǎn)工藝上，這種工藝的重要優(yōu)勢是生產(chǎn)效率高，可以實現(xiàn)持續(xù)生產(chǎn)，缺點也很明顯，由于電芯邊緣處彎曲角度比較大，因此容易發(fā)生電極破碎，出現(xiàn)缺陷，特別是在厚電極的情況下，這一問題將變的更加嚴(yán)重；
第二種是疊片工藝，疊片工藝是一種比較理想的工藝，正負(fù)極極片首先會進(jìn)行沖切，獲得特定形狀的極片，然后選擇正極或者負(fù)極極片用隔膜制成封裝袋進(jìn)行保護(hù)，然后手工或者疊片機(jī)進(jìn)行疊片，這種工藝的優(yōu)勢是不會引起極片形變，可以采用更厚的電極，但是由于疊片過程是一個非持續(xù)的過程，因此疊片工藝的生產(chǎn)效率比較低，采用這種工藝的廠家比較少；
第三種是Z型疊片工藝，這種工藝采用持續(xù)隔膜，將沖切好的正負(fù)極極片放置在隔膜中間，這種工藝在保留了疊片工藝的優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，也加速了生產(chǎn)過程，提高了生產(chǎn)效率，目前也有比較多的應(yīng)用。
生產(chǎn)好的電芯首先要焊接極耳，極耳焊接方式重要是采用超聲焊接工藝，采用卷繞工藝生產(chǎn)的電芯，受到電芯結(jié)構(gòu)的限制單個電芯無法做的很厚，因此通常會將2-4個電芯并聯(lián)焊接極耳，疊片工藝生產(chǎn)的電池結(jié)構(gòu)上沒有限制，因此一般都是單個電芯焊接極耳。下一步就到了入殼工序，焊接好極耳的電芯外表裹上保護(hù)膜后，裝入到電池外殼之中，入殼后要把極耳與電池殼的蓋子上的正負(fù)極極柱采用超聲焊、鉚接等工藝連接在一起，然后將電池的上蓋和外殼通過激光焊接焊在一起。
在完成焊接后，通常還要進(jìn)行檢漏，并將其中漏率不合格的電池剔除，常見的檢漏方法包括直壓、倍壓和差壓等方法，良好的密封性是保證鋰離子電池性能長期穩(wěn)定可靠的關(guān)鍵，因此電池檢漏也是方形動力鋰電池生產(chǎn)中必不可少的一個環(huán)節(jié)。
經(jīng)過檢漏篩選的電池接下來就到了非常重要的注液工序，由于鋰離子電池的電解液對水分十分敏感，因此注液過程必須在干燥間內(nèi)部進(jìn)行，為了改善電解液的浸潤效果，通常要進(jìn)行真空注液。
電解液充分浸潤的電池隨后進(jìn)入到了化成工序，化成重要是通過對電池進(jìn)行小電流的充放電，對電池進(jìn)行活化。
此外，由于電解液分解過程中通常會發(fā)生產(chǎn)氣的問題，出現(xiàn)的氣體可能會積累在電芯內(nèi)，導(dǎo)致電解液浸潤不充分，因此有的廠家為了將化成過程中的產(chǎn)氣排出，也會將電池封口安排在化成之后。
化成后的電池還要進(jìn)行老化，所謂的老化就是將滿電態(tài)的電池在一定的溫度下進(jìn)行擱置，擱置過程中由于鋰離子電池內(nèi)部的一些副反應(yīng)，會導(dǎo)致電池的外電壓和內(nèi)阻的變化，通過對電池組的電壓、內(nèi)阻和容量等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，能夠剔除掉那些自放電不合格和內(nèi)阻不合格的電池，以提高單體電池的一致性，同時老化結(jié)果也是后續(xù)的電池組匹配的重要參考依據(jù)，為了加速電池老化的速度，提高生產(chǎn)效率，廠家通常會在高溫（50-60℃）下進(jìn)行老化，以縮短電池老化時間。
