HAWKER锂电池制造工艺控制及潜在问题分析

摘要：世界经济飞速发展着，人们正关注着新能源电池的开发，锂离子电池优异性能成了许多电力电池的主流发展方向，然而，因锂的活性化学特性，生产锂电池时，生产工艺参数、材料比等因素影响着成品电池的服务和安全性能，所以，锂电池制造过程得严格控制生产过程，减少制造过程中的误差，确保电池制造过程的标准化，通过控制电池制造过程提升成品电池的服务和安全性能。

关键词：锂电池制造；工艺控制；潜在问题

引言

锂离子电池的概念，于1980年代首次被提出，1991年，日本索尼公司率先展开开发之举，且成功推出第一款商用锂离子电池产品，此推动了锂离子电池生产朝着大规模工业化方向发展，其广泛应用于手机、笔记本电脑以及诸多便携式设备，进而成为世界上增长速度最快、销量数值最高的电池制造与销售系统，目前，中国已然成为世界第二大锂离子电池生产国，今后的发展前景极其可观，然而随着有关产业的扩大以及技术内容的改善，锂离子电池领域极为急需优秀的技术人才。因为缺乏有关人才，所以其已然成为中国锂离子电池产业发展的主要阻碍，又因为对此有着亟需培养锂离子电池专业人员的迫切情形 。

1锂离子电池材料

锂离子电池主要是由，正极、负极、电解质、隔膜以及电池外壳这些部分所构成，借由锂离子在正负极之间反复地脱出以及嵌入，从而实现充放电功能。当前较为常见的存在，三元（NCM）锂电池、钛酸锂（LTO）电池还有磷酸铁锂（LFP）电池。

当下，锂离子电池里常用的正极材料，有呈层状结构的钴酸锂（LiCoO2），还有镍钴锰酸锂（LiCoxNiyMnzO2），有尖晶石型的锰酸锂（LiMn2O4），以及不同聚阴离子型的正极材料（LiMPO4，M = Ti，Ge，Zr，Hf）。作为动力电池的正极材料，在确保安全性的这事上其未来发展主倾向于开发能量密度高、清洁环保且成本低廉的电极材料。对锂离子电池的负极材料来讲，金属锂原本是较为理想的材料，然而因在循环进程中锂枝晶的生长没办法保障电池的安全性。历经长时间技术更替，当下商用锂离子电池里应用最多的负极材料是石墨类碳材料，在确保电池高电压优势的情形下还提升了安全性以及循环寿命，氮化物、聚硫酸铝（PAS）、锡合金以及其他的金属间化合物等正处在探索时期。电解质在履行运送离子和传导电流的职责，对电池的性能影响颇为重大。采用传统电池的水系电解质时，其理论分解电压仅仅只有1.23V，要是使用这种电解质，那么电压就无法达到锂离子电池3至4V电压的要求，所以对于耐高压的有机溶剂和电解质展开研究，是未来发展方向中的一个。当下常用的电解质包含环状碳酸酯、环状醚以及链状醚等有机液体电解质，咪唑阳离子类、链状季铵阳离子类离子液体电解质，PEO基、PVC基等聚合物电解质。隔膜有着把正、负极分隔开来，然而却准许锂离子通行的作用，应当挑选热关闭性能优良的隔膜，也就是当温度有所升高，在隔膜融化之前孔隙会出现关闭的情况，内阻会急剧上升，进而使得内部反应终止 。

2正负极材料热处理

专门针对正负材料的热处理，是指在切割以及搅拌正负材料以前，从高温材料里去除杂质与水分，目的是防止影响成品电池的运行性能。然而，阳极和阴极材料的热处理存在几个潜在问题，具体情况如下：其一，高温热处理致使阳极材料聚集，这会直接对后续电池制备工艺造成影响；其二，热处理温度低引发湿度和杂质无法被完全去除的状况，像成品电池容量低以及使用后的电池源等情况。所以，在阳极和阴极材料的热处理过程中，严格把控加热温度是很有必要的，以此来避免出现高温或者低温问题。

3废旧锂电池的危害性

在新能源汽车不断发展的进程当中，锂电池产业呈现出迅猛发展的态势，新能源汽车等由于受到使用寿命的限制，必然会产生数量众多的废旧锂电池。废旧锂电池存在着十分严重的安全隐患，要是没有得到妥善处理，就会对周边环境造成危害，进而通过环境作用于周边的生物以及人体，给生态和社会环境带来负面影响。在废旧锂电池里头，大量的钴[Co]、铜[Cu]、锂[Li]、铝[AI]、铁[Fe]等贵重金属资源被富集起来了，这能够对当下资源短缺的状况起到缓解作用，合理且高效的电池回收技术，对于锂电池的可持续发展是有利的。锂电池参与回收处理，会减少它给环境造成的污染，这是推行绿色环保方式、达成资源可循环利用的途径当中的一条。

4正负极材料搅拌

正负材料相混合，这意味着正负原料达成完全分散状态，且与搅拌机进行混合。此过程当中存在着潜在问题，具体如下：其一，搅拌若不均匀，便会致使电池内部材料分布出现偏差，进而使得电池容量降低，电池的内阻增加，电池的循环寿命被缩短，甚至还有可能引发严重的安全问题；其二，搅拌时发生杂质混合情况，混合而成的杂质有可能穿透薄膜，致使电池短路、自放电出现异常、电池寿命缩短以及产生安全问题。所以，搅拌之时应当留意阳极与阴极材料的均匀性以及纯度。

5视野创新，深入展望了电动汽车锂电池制造工艺技术

在经历了漫长的历史进程后，可持续发展理论慢慢走向成熟，愈发受到关注，不可再生能源的短缺状况被世界各国予以了承认，新能源核工业处在了飞速发展的态势之中。众多西方发达国家已然着手或者打算着规划禁止出售燃料车辆的时间表，新能源汽车在不久之后会成为全球可持续发展的主要内容组成部分之一。锂离子电池凭借寿命绵长、能量密集度高等优势，成为电动汽车电池的优先选择对象，在国民经济内的战略地位持续不断地提升 。凭借相应预测数据，单2022年，我国的锂离子电池销量便会高于2000亿元人民币。编辑详尽地介绍了动力锂离子电池的情况，还深入研究了具备性能的锂离子电池所拥有的电气性能。基于此情形，编辑着重介绍了电动汽车锂离子电池的快速充电技术，认定影响电动汽车锂离子动力电池快速充电能力的关键因素在于电池的热管理以及锂化 。当电力电池负极无从高速进行锂插层的能力之际，于快速充电进程当中，极易出现锂聚合物乃至锂枝晶这类状况，进而致使电池寿命被缩短，甚而因电池温度的迅速升高引发高温短路点火。因而，越来越多的锂离子电池企业致力于开发电力电池快速充电技术当前，快速充电电池研发要点主要聚焦于材料方面，特别是电解质以及阳极和阴极 。比如说，它能够借助提升负离子嵌入速速或者电力蓄电池组电荷交换速率，又或者对快速充电策略予以优化，强化结构部件过流仿真试验，从而切实提高快速充电效率。

6拉浆

普平所指乃是，阳极跟阴极这两种材料，均匀搅拌于基板表面而得的均匀涂层之时，还有材料进行干燥的情况状态。在如此这般的过程当中，存在着以下这些潜在性的问题：其一，电池污泥相应的厚度，和材料进行分配之时的偏差状态不均匀，这有可能会降低电池自身的容量，还有可能会提高电池的内阻，进而出现缩短这一电池使用寿命的状况，甚至还会造成较为严重的安全方面的问题；其二，干燥的温度呈现出不稳定的态势，这对片状粘接相关的性能产生了影响，致使正负两种材料在量方面减少下来，从而对成品电池的运行性能造成了影响 。所以，在生产进程当中，要格外留意纸浆剥离器的参数，把参数维持在恰当范围是有必要的，如此才可防止因工艺参数致使电池生产质量降低。

7锂电池制造工艺

 

图1锂离子电池主要生产流程

锂离子电池主要的生产流程涵盖隔膜制备，也有礼极片制造这一环节，还有电芯制作工序，以及装配封装步骤，另外包括化成分容等相关工序，具体的情况如图1所示。在制造进程当中，水分的控制是影响电池性能的关键要素其中之一，粉尘的控制同样是影响电池性能的关键要素之一，优质的水分控制能够极大程度地降低电池鼓胀率，且还能提高电池性能；并且，及时清理车间内的灰尘，以及制造工艺所脱落的粉尘等诸多微小颗粒，能够减轻产生电池内部微短路的可能性。

结束语

经由对电池生产工艺的把控，可有效地解决于各个生产流程里出现的潜在问题，切实提升电池整体的生产质量、其使用性能以及电安全性能。与此同时，对电池质量的确保，还为后续的新能源汽车供给稳定靠得住的能量来源，推动新能源汽车行业稳健地发展，营造出安全与高性能的新能源发展环境，用以促进“绿色”能源的广泛运用，为社会将来的发展奠定环保且高效的基石 。