CTM蓄电池锂电池一致性控制关键工艺分析

ctm蓄电池锂电池一致性控制关键工艺分析

近年来随着锂离子电池技术的快速发展，锂离子电池的应用范围也随之不断扩展，不仅在便携式电子产品中有着广泛应用，而且锂离子电池在储能领域以及电动交通工具中也得到了广泛应用。锂离子电池的安全性能、电池组容量以及循环寿命等均会受到锂离子电池单体一致性的影响，因此保证组合电池中各单体电池一致性至关重要。基于此，本文分析了锂离子电池制造工艺，并就锂电池一致性控制关键工艺进行探究。

关键词：锂离子电池；一致性；制片工艺；关键工艺

引言：当前对锂离子电池的应用十分广泛，为满足高功率输出以及高容量需求，需要将单体电池进行组合使用。但受生产工艺以及原材料等因素的影响，使得同一型号规格的单体电池之间在内阻、电压以及容量等方面存在参数上的差异，这些差异会严重影响电池组的性能发挥与循环寿命，甚至还会威胁电池组使用安全。因此保障锂电池一致性至关重要。

1锂离子电池制造工艺

    在锂离子电池制造过程中整体来讲可以分为三个工段，即极片制作、电芯制作以及电池组装。其中极片制作工段是保证锂离子电池性能的基础，主要涉及混料、辊压等工艺，这些工艺会对电池组单体电池一致性产生重要影响。电芯制造工段主要涉及叠片、电解液注入等工艺。电池组装工段主要涉及化成、分容等工艺。

2锂电池一致性控制关键工艺

    本文以铝塑膜保包装的锂电池为例，探究锂电池一致性控制关键工艺。在锂电池制造过程中，各工艺、各步骤都有可能影响到电池性能与一致性。在众多工艺步骤中，原料粒径、极片制造、卷绕或叠片、电解液注入量等是发生偏差几率高，控制难度大的环节，同时也是容易造成单体电池之间性能差异的主要因素，因此锂电池一致性控制应重点关注上述工艺步骤的控制。

2.1混料

混料是锂电池制造的重要工艺环节，主要涉及配料与搅拌两个步骤，混料会对锂电池性能产生直接影响，因此是影响单体电池一致性的关键工艺。由于材料的选用、处理、搭配以及搅拌等是影响电池性能的关键因素，因此通常情况下厂家都会将混料作为核心机密。

搅拌是混料中的关键步骤，是锂电池性能的主要影响因素，因此也有人将搅拌看作是锂电池制作过程中的核心工艺。在混料过程中，借助环保型水性粘结剂搅拌，根据固体含量、粘结剂、活性物质以及导电剂等比例准确计算各物质的实际用量，在此基础上依次加入去离子水、粘结剂、导电剂以及活性物质，并在真空条件下搅拌，使其分散均匀且无气泡。搅拌的均匀性直接关乎着单体电池的一致性，因此每次搅拌都应做到精确控制，确保搅拌均匀。通常情况下，搅拌应在真空条件下高速搅拌8小时左右，搅拌速度控制在每分钟1500圈左右。通过长时间的高速搅拌，可以使各物质基本分散均匀，并且能够使导电剂均匀覆盖，在此基础上再调试黏度，以便涂布。

2.2涂布

涂布同样是锂电池制造的重要工艺，同时也是影响单体电池一致性的关键环节。涂布方法多样，本文以辊式涂布为例进行探究。涂布质量会受到多方面因素的影响，如涂布头的制造精度、烘干时的风量等。同时涂布工艺也会对锂电池的性能产生重要影响，如涂布过程中的温度过低则会导致极片无法完全干燥，进而出现电池局部极化不一致的问题，反之，如果涂布过程中的温度过高同样也会影响锂电池的性能，如导致极片龟裂等。另外，涂布密度也会对锂电池的性能产生重要影响。如果涂布密度过大不仅会造成材料浪费，而且还会带来一定的安全隐患。如果涂布密度过小则会影响电池循环性能。涂布尺寸也会影响到锂电池性能，涂布尺寸过大或者过小容易造成电池发生短路，同时也会影响锂电池充放电过程的安全性。除此之外，涂布的厚度也会影响到锂电池的性能，这是因为涂布的厚度会对辊压过程中厚度的均匀性产生直接影响。另外，涂布过程中如果第二面与第一面定位不齐，即出现错位的情况也会影响单体电池一致性。第二面与第一面错位，会出现负极无法完全包裹住正极的问题，进而影响单体电池一致性。总之涂布工艺会对锂电池的性能产生多方面影响，同时也会对单体电池一致性产生重要影响。因此在涂布过程中，应确保极片厚度质量的稳定性与一致性，这样才能确保单体电池的一致性。

传统工艺中主要借助NMP有机溶剂制作锂电池，但这种溶剂挥发过程中需要较高的温度，不仅会增加电池制造成本，同时也会对环境造成不利影响。以此针对这种情况需要进一步优化工艺，采用新型工艺在涂布干燥过程中只需将水分蒸发即可，因此所需的温度要低得多，既能节约资源，也更加环保。通常情况下，涂布干燥箱会采用分段加热的方式，从极片进入到极片出烘干过程中，采用低温、高温、低地温的烘干模式。采用这种模式烘干既能确保极片能够彻底干燥，同时也能避免极片出现卷曲或者龟裂等问题。

2.3辊压

辊压同样会影响电池性能，通过辊压可以使活性物质与箔片之间结合得更加紧密，并且确保厚度的一致性。辊压过程中的压实密度是电池性能的直接影响因素，压实密度过大或者过小都会给电池性能带来不利影响。如果压实密度过大，虽然能够在一定程度上提升电子的导电性，但同时也会导致电压下降以及容量减小。压实密度过小虽然有利于离子移动，但会给电子导电带来不利影响。

在涂布均匀的情况下，应结合辊压来确定具体的压实密度，可以通过控制辊压厚度的方式来控制压实密度。空载辊缝、轧件变形抗力等是极片厚度的主要影响因素，极片厚度与空载辊缝、轧件入口厚度、轧件变形抗力之间成正比例关系，极片厚度与轧机刚度之间成反比例关系。辊压过程中应密切关注辊压机的性能，如果辊压机性能不稳定则会直接影响极片厚度，进而影响单体电池一致性。以轧辊偏心为例，轧辊偏心会导致辊压后极片压实度涨落与厚度涨落，进而影响单体电池的一致性。因此保证辊压机性能稳定至关重要。

实际上，对于锂电池而言，其压实密度会对电池的初始容量以及容量循环性能等方面产生重要影响，压实密度不同，其初始容量以及容量循环性能也会产生差异。及时差异密度很小也会影响单体电池的一致性。这充分说明了辊压工艺的重要性。辊压过程中要确保电池厚度均匀，确保压实密度一致，这是单体电池一致性的重要基础和前提保障。

结束语：

    近年来锂电池的应用愈发广泛，，并且涉及大量电池组的应用，因此单体电池一致性问题越来越受人们的关注。保证单体电池性能一致性才能充分发挥电池组的优势和作用，才能保证电池组的应用安全。在锂电池制造过程中会涉及比较复杂的工艺，其中搅拌、涂布以及辊压等工艺环节的控制难度大，但这些工艺同时也是单体电池一致性的重要影响因素。在电池制造过程中为保障单体电池一致性，应加强工艺参数控制，提升工艺参数精确性，更好的保障电池一致性，提升电池组使用效果，同时也助力锂电池行业的健康可持续发展。