鋰離子電池是一種二次充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時則相反。根據外形來分，目前新能源汽車市場上常見的電池分為三類：方形鋁殼電池、軟包電池及圓柱電池。

圖1 不同種類的鋰離子電池 

軟包鋰離子電池是指采用鋁塑膜為外包裝的電池。相比于方形鋁殼電池及圓柱電池，軟包電池在發生安全隱患的時候一般先脹氣，或者從沖破封印處釋放能量，不易發生爆炸，因而安全性能更高；同時，同等容量的軟包電池要比方形鋁殼輕，具有更高的能量密度。

此外，軟包電池的形狀可根據客戶的需求定制，設計上更加靈活，在新的型號的電池開發上更占優勢。當然，軟包電池也存在劣勢，目前的鋁塑膜大都依賴進口，且生產工藝復雜，產線的自動化程度不如方形鋁殼高，生產效率較低。近年來，隨著鋰離子電池生產工藝的不斷提升及設備的改進，軟包電池的生產效率也在不斷提升。

圖 2? 軟包鋰離子電芯拆解示意圖

軟包電池的主要由正負極、電解質、隔膜以及外殼構成。電池兩頭凸起的部件為電池的極耳。鋰離子電池的極耳分布包括單頭出極耳及雙頭出極耳。以單頭出極耳為例，拆解后的電池示意圖如圖2所示。不難發現軟包鋰離子電池的構成結構，正極、負極、隔膜。除此之外，軟包電池還需要電解液來作為離子傳輸的通道。

鋰離子電池生產過程較為復雜，以萬向一二三為例，主要包括：勻漿、涂布、碾壓、沖片、疊片、封裝、注液、化成幾個工序。如下圖所示。

勻漿：鋰離子電池的極片是電芯中最重要的組成部分，勻漿即指鋰離子正負極片上的所涂漿料的制備過程，漿料的制備需要將正負極物料、導電劑及粘結劑進行混合，所制備的漿料需要均一、穩定。不同鋰電池生產廠家都有自己的勻漿工藝配方，勻漿過程中的加料順序、加料比例及攪拌工藝都對勻漿效果有著極大的影響。勻漿結束后需要對漿料進行固含量、粘度、細度等測試，以確保漿料性能滿足要求。

涂布：制備好的正、負極漿料需涂覆在鋁箔或者銅箔上并烘干，這個過程即為涂布。涂布工藝是鋰離子電池制造的核心工序，在很大程度上決定著鋰離子電池的性能。涂布后的極卷要求表面平整，色澤均一，無露箔、顆粒、劃痕、褶皺等。

碾壓：涂布后的極片還需經過碾壓，碾壓是通過軋輥與極片之間產生的摩擦力將極片拉進旋轉的軋輥之間，電池極片受壓變形，并致密化。極片的碾壓是正負極板上材料壓實的過程，其目的在于增加正極或負極材料的壓實密度。合適的壓實密度可以增大電池的放電容量，減小內阻，減小極化損失，延長電池循環壽命，提高鋰離子電池的利用率。但壓實密度的過大或過小都不利于鋰離子的嵌入或脫出。因此，電池極片實施輥壓時，軋制力不宜過大也不宜過小，應符合極片材料的特征。

分切、沖片：由于產能及效率要求，生產中的極卷都相對較大，碾壓后的極卷還需切至所需極片尺寸，這個過程就是分切和沖片的過程。

疊片：分切后的極片需要按照負極、隔膜、正極、隔膜、負極、隔膜、正極……正極、隔膜、負極的順序進行堆疊，這個過程稱為疊片，堆疊之后的極片稱之為電芯。疊片的方式包括Z字型疊片及搖擺式疊片。部分廠家在此工序采用卷繞工藝，相比于卷繞工藝，疊片工藝的劣勢在于對極片的對齊精度要求較高，且目前？疊片機效率較低、自動化程度低。但疊片工藝的電池性能較卷繞工藝更加良好。隨著新能源行業的不斷擴大和發展，考慮到電池在安全性、產線集體效率等問題，疊片工藝依然是長期發展的趨勢。

封裝：堆疊好的電芯還需經過極耳焊接，將焊接好的電芯放置于沖坑后的鋁塑膜中并進行頂、側封等工序，即為封裝。封裝好的電芯如圖3所示。除電芯本體外，鋁塑膜還留有余量，這部分稱為氣袋，這是因為電芯在化成過程中會產生大量的氣體，這部分氣體會隨著氣袋在degas工序一并去除。

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圖3 封裝后電池

注液：注液即向封裝后的電芯中注入電解液的過程。電解液的作用是為電池中離子的傳輸提供載體。在電解液中加入特定的添加劑，可以提高鋰離子電池在安全或高低溫等方面的性能。

化成：注液后的電池還需在小電流下進行充電，相當于對鋰離子電池的激活過程。首次充電過程中負極的表面會形成SEI膜。SEI膜的性能直接決定了鋰離子電池的倍率、自放電性能，因此化成工藝的好壞直接決定了電池的質量。化成過程中會產生大量的氣體，這些氣體會影響電池的性能，因此化成后的電池還需經過除氣，即Degas過程。為了保證電池性能的一致性，鋰離子電池還需進行分容、內阻、自放電等測試，把不同性能的電池進行分組。

以上過程即為單體電池的制備過程。將同組別的單體電池按照一定的串并聯方式組裝，就可以應用于電動汽車、儲能等領域。

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來源：萬向一二三

原文始發于微信公眾號（鋰電產業通）：鋰離子軟包電池生產工藝