說到鋰離子電池，大家都不陌生。

鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，按照應(yīng)用領(lǐng)域分類可分為儲能、動力和消費電池。

儲能電池涵蓋通訊儲能、電力儲能、分布式能源系統(tǒng)等；

動力電池主要應(yīng)用于動力領(lǐng)域，服務(wù)的市場包括新能源汽車、電動叉車等；

消費電池涵蓋消費與工業(yè)領(lǐng)域，包括智能表計、智能安防、智能交通、物聯(lián)網(wǎng)等。

 

但論起對鋰離子電池的了解，大家似乎又知之甚少。

 

鋰離子電池結(jié)構(gòu)及工作示意圖（圖源網(wǎng)絡(luò)）

鋰離子電池是一個復(fù)雜的體系，主要由正極、負極、電解液、隔膜、集流體和粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑等等部分組成，涉及的反應(yīng)包括正負極的電化學(xué)反應(yīng)、鋰離子傳導(dǎo)和電子傳導(dǎo)，以及熱量的擴散等。鋰電池的生產(chǎn)工藝流程較長，生產(chǎn)過程中涉及有 50 多道工序。

鋰電池按照形態(tài)可分為圓柱電池、方形鋁殼電池、軟包電池、刀片電池等，其生產(chǎn)工藝有一定差異，但整體上可將鋰電池制造流程劃分為前段工序（極片制造）、中段工序（電芯合成）、后段工序（化成封裝）。

本篇文章將著重給大家介紹鋰電池制造流程的前段工序。前段工序的生產(chǎn)目標(biāo)是完成（正、負）極片的制造。前段工序主要流程有：制漿/攪拌、涂布、輥壓、分切、模切。

 

01制漿/攪拌

制漿/攪拌是將正、負極固態(tài)電池材料混合均勻后加入溶劑攪拌成漿狀。漿料攪拌是前段工序的始點，是完成后續(xù)涂布、輥壓等工藝的前序基礎(chǔ)。

鋰電池的漿料分為正極漿料和負極漿料，將活性物質(zhì)、導(dǎo)電炭、增稠劑、黏結(jié)劑、添加劑、溶劑等按比例投入攪拌機中，通過攪拌實現(xiàn)分散均勻的固液懸浮狀漿料以利于涂布。高質(zhì)量的攪拌是后續(xù)工藝高質(zhì)量完成的基礎(chǔ)，會直接或間接影響到電池的安全性能和電化學(xué)性能。

 

02涂布

涂布是將正極活性物質(zhì)和負極材料分別涂覆在鋁箔和銅箔上，并結(jié)合導(dǎo)電劑和黏結(jié)劑形成電極片。然后通過烘箱干燥除去溶劑，使固體物質(zhì)粘接在基材上，制成正極和負極極片卷。

正負極涂布

正極材料：分為層狀結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)和橄欖石結(jié)構(gòu)三種，分別對應(yīng)著三元材料(及鈷酸鋰)、錳酸鋰及磷酸鐵鋰。

負極材料：目前商業(yè)化鋰離子電池采用的負極材料主要包括碳材料及非碳材料。其中碳材料包括目前使用最多的石墨類負極，還有無序碳負極硬碳軟碳等；非碳材料包括硅基負極，鈦酸鋰LTO等。

作為前段工序的核心環(huán)節(jié)，涂布工序的執(zhí)行質(zhì)量深刻影響著成品電池的一致性、安全性、壽命周期。

 

03輥壓

通過輥壓將涂布后的極片進一步壓實，使活性物質(zhì)與集流體接觸緊密，減小電子的移動距離，降低極片的厚度，提高裝填量，同時降低電池內(nèi)阻提高電導(dǎo)率，提高電池體積利用率從而提高電池容量。

輥壓后極片的平整程度會直接影響后序分切工藝加工效果，而極片活性物質(zhì)的均勻程度也會間接影響電芯性能。

 

04分切

分切是將較寬的整卷極片連續(xù)縱切成若干所需寬度的窄片。極片在分切中遭遇剪切作用斷裂失效，分切后的邊緣平整程度（無毛刺、無屈曲）是考察性能優(yōu)劣的關(guān)鍵。

制片包括對分切后的極片焊接極耳、貼保護膠紙、極耳包膠使用激光切割成型極耳等，從而用于后續(xù)的卷繞工藝。模切是將涂布后極片沖切成型，用于后續(xù)工藝。

由于鋰離子電池的安全性能要求很高，因此在電池制造過程中對鋰電設(shè)備的精度、穩(wěn)定性和自動化水平都有極高的要求。

作為鋰電極片測量裝備的佼佼者，針對鋰電制造流程的前段工序中的極片測量，大成精密推出了一系列產(chǎn)品：

Super X-Ray 面密度測量儀  
滿足極限產(chǎn)能的需求，可適應(yīng)超過1600mm幅寬的測量，支持超高速掃描，可檢測削薄區(qū)、劃痕、陶瓷邊等微小特征。助力解決涂布閉環(huán)實施問題。
X/β射線面密度測量儀  
應(yīng)用于電池極片涂布工序、隔離膜涂陶瓷工序，對被測物面密度進行在線無損檢測；
CDM厚度面密度測量一體機
應(yīng)用于涂布工序：在線檢測極片微小特征，如漏涂、缺料（未漏集流體，且與正常涂覆區(qū)灰度差異小，CCD無法識別)、刮痕、削薄區(qū)厚度輪廓、AT9厚度檢測等；
多架同步跟蹤測量系統(tǒng)
用于鋰電池正、負極涂布。利用多臺掃描架對極片進行同步跟蹤測量。其中五架同步跟蹤測量系統(tǒng)具備了濕膜測量、凈涂覆量測量、極片微小特征測量等功能。
激光測厚儀
應(yīng)用于鋰電池涂布工序或輥壓工序極片厚度的檢測。

離線厚度尺寸測量一體機

應(yīng)用于鋰電池涂布工序或輥壓工序以及其它工序的極片厚度與尺寸的檢測，提高了涂布工序首、尾件測量的效率與一致性。

 

下一期，我們也將會繼續(xù)為大家介紹鋰電池制造的中段工序。

未來，大成精密也將繼續(xù)創(chuàng)新研發(fā)，不斷突破技術(shù)、推陳出新，豐富產(chǎn)品線，推出更多能滿足客戶多樣化需求的產(chǎn)品。