DETA蓄电池锂电池制造工艺控制技术分析
摘要：锂电池，作为一种具备能量密度高、循环寿命长、安全性能好特点的储能器件，被广泛应用于诸如手机、笔记本电脑、电动汽车和其他领域。在锂电池的生产制造进程当中，工艺控制技术是极为关键的一个环节，它主要涵盖电芯制造过程里的极片制造、涂布、叠片以及分切等，还有电池组装过程里的化成和分容等。重点介绍了锂电池极片制造工艺控制技术、涂布工艺控制技术以及电池组装工艺控制技术。
关键词：锂电池；制造工艺；控制技术
引言
跟随工业革命以及技术创新的迅猛发展进程，煤、石油、天然气这类不可再生能源已不能够再满足人们的需求了，而且在燃烧之后会产生大量的二氧化碳又或者二氧化硫，进而引发温室效应以及酸雨等严重的环境问题，这不但对人类健康会造成危害，同时还会破坏生态资源以及生态平衡。在近些年来，风能、太阳能、潮汐能以及地热能等可持续能源方面的研究成果呈现出激增的态势，然而上述可持续能源所具有的间歇性和顺不可控性却无法满足大规模应用的要求。锂离子电池，具备高能量密度这一特性，不存在记忆效应，拥有长循环寿命以及低自放电的优点，从而成为稳定的电源供应，在新能源汽车等领域，获得了广泛关注。
1锂电池制造工艺
因其在能量的密度、循环的寿命、环保的性能等方面有着挺出众的优势，锂离子电池变成了动力电池的首先选择，锂电池制造的工艺主要涵盖：极片去进行制造，电芯去进行制造，封装以及测试。于极片制造阶段，锂电池生产商家常常依据客户所需对电池材料予以挑选，接着依照配方规定把原材料投放至搅拌槽之中，历经混合、搅拌、研磨等一系列工序制得粉状固体，随后将该粉状固体放置于涂布机里进行涂布，涂布完毕后送进压片机内进行压实且切片，把切好的片料送进卷绕设备卷绕成圆柱状后，再经由封装和测试设备对电池开展封装操作。在电芯制造环节，锂电池生产厂家会按照客户需求挑选电池材料，并把这些材料投入电池生产设备中去制造电芯。
2锂电池制造工艺控制技术
2.1极片制造技术
锂电池的关键部分是极片，其质量优劣直接对电池性能产生影响，对不？锂电池极片的主要材料是碳材料，依据材料有别能分成石墨、天然石墨以及人造石墨这种情况。在锂离子电池里头，当前常用的碳正极材料存在软碳、硬碳以及石墨这三种，当中软碳是最为常用的。另外，还有好多别的正极材料，像锰酸锂、钴酸锂、镍锰酸锂等，都能够用来制备锂电池。在制备电池极片期间，要给原材料着手化学处理以及涂布成型等，这两个过程可是锂离子电池极片制造的关键环节。在涂布成型这个过程当中，要把原材料经由涂布机的涂布步骤，再经过干燥步骤，接着经过辊压等步骤，从而形成不同形状的电极极片 。当下，在生产极片的过程里，主要是运用辊压机来进行辊压成形 。而在辊压成形这个过程之中，对压力、温度以及速度等参数实施有效控制是极其关键重要的 。具体详细来讲，就是得依据涂布机和辊压机各自的特性以及生产工艺要求去调整压力和温度等参数 。除此之外，还需要考量材料、模具和设备之间的匹配关系，以此来确保极片的平整度以及厚度均匀性 。在真切的实际生产进程之中，若想获取性能优良的极片，就得依据各异材料的特点采取对应的举措予以控制。具体而言，鉴于天然石墨，它的表面光滑并且质地坚硬、不容易碎裂，具备良好的导电性能；而针对硬碳，它的表面粗糙且质地松弛、不容易碎裂；至于锰酸锂，它拥有较强的腐蚀性以及不安全性，在制备环节之时需要留意对其开展保护处置。另外，还得按照不同材料的性质采用不一样的涂布方法以及工艺参数来制备极片。例如在制备软包软锂电池时就需要采用涂布法制备极片。
2.2改善航空锂电池极耳焊缝焊接质量
航空锂电池的极板跟极耳相连接的地方，通常会运用激光焊接这种方式，容易出现像缺陷、多焊现象以及气泡这类微小的缺陷，进而致使局部电阻发生改变，造成锂电池在充放电的过程当中引发严重的事故。现阶段，航空锂电池极耳焊缝焊接质量检测主要依靠机器视觉、超声波、Ｘ射线、漏磁以及涡流检测等技术，当中机器视觉仅仅能够检测焊缝表面微缺陷的有效性，然而却很难发觉内部气泡等缺陷特征，超声波技术能够穿透极板焊缝进行深层探伤，不过检测需要耦合剂，鉴于其温度适应性比较差，容易造成电池极板短路，风险比较高，Ｘ射线能够实现极耳焊缝断层扫描，况且对电池损害比较小，但是价格昂贵并且伴随辐射，很难达成大规模应用，直流漏磁技术受提离影响显著，信号衰减严重，并且需要指出，电池极板受直流饱和磁化后会出现剩磁现象，对后期正常使用是否造成影响尚不清楚，常规涡流检测大多采用单频方式，受外部磁场干扰影响较大，而且在面向微缺陷检测时需要进一步增添弱磁信号识别装置，以便提升检测效率和精度。日本神户大学借助隧道磁阻（ｔｕｎ⁃ｎｅｌｉｎｇｍａｇｎｅｔｏ⁃ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ＴＭＲ）传感器，针对微缺陷检测，达成了μｍ级缺陷的测量，然而该传感器制作工艺难度颇高、成本高昂，并且极易达到磁饱和，以至于难以应用于极耳焊缝微缺陷检测。从消除噪声的角度出发，构建微型差分涡流检测线圈模型，用以应对微缺陷弱磁场识别，能够在保障检测灵敏度的情形下实现多条焊缝覆盖扫描，并且基于此采用多频励磁方式完成极耳焊缝层析成像。同一时间，于完成具备高灵敏度的励磁－检测探头设计之后，嵌入激励电路模块，嵌入锁相环电路模块以及信号处理电路模块等，达成航空锂电池极耳焊缝微缺陷弱磁在线检测系统的开发。
2.3锂离子电池内短路形成机理及检测方法
决定电池安全性的根本因素是电池组件的材料，可凭借运用更为安全性能的材料以及改进电池制备工艺达成减少内短路威胁的目的。当下最为常见的办法是对电池组分进行改性，这牵涉到对电池电极的改性，对电解液的改性，还有对隔膜的改性操作。针对电池电极而言，能够运用新型电极材料，采用电极掺杂手段，施以电极表面涂层等措施去降低内短路风险。最直接致使内短路的原因乃是隔膜损坏，借助功能性隔膜材料制备出具备选择渗透性的功能性隔膜，能够阻拦特定物质的移动，达成稳定的循环运转，降低引发内短路的可能性，在电解液里添加添加剂等能有限提升电池安全性，基于5G通信以及大数据平台，内短路可从车载端、大数据平台、电池监控云端这3个层面予以分析诊断，对动力电池开展实时、准确的监控能够在内短路形成初期实施有效的识别与预警。利用5G通信以及大数据平台，于新能源汽车车载端借助高效且智能的BMS，对传感器采集而来的电压、温度、电流等电池单体及系统工作参数予以分析，进而开展内短路的分析与诊断。于电池内嵌入智能传感器，像柔性薄膜传感器与光纤光栅（FiberBraggGrating，FBG）传感器这般能够精细采集电池的电压、电流以及温度等参数。随同着BMS智能化程度的提高，采集电池诸多数据的工作能够由电池监控云端予以掌控，借由大数据平台针对采集所得的数据开展全面深度解析。有关内短路的诊断态势会从传统的单机控制诊断转变至借助网络的远程控制，联合车辆过往故障数据以及气象环境数据等，针对内短路实施综合诊断再者发出预警 。
结语
锂电池，作为一种具备高效以及环保特性的能量存储设备，于现代社会里边，正扮演着越发重大的角色。伴随新能源汽车、家庭储能等市场持续扩大，锂电池的需求量，也在逐年增多。所以说，在锂电池生产进程当中，严格依照生产工艺要求去开展生产，强化对各个工序的质量把控，这将有助于提升生产效率以及产品质量，进而满足市场需求。在极片制造的过程里，需要严格把控原材料的质量，保证其契合产品要求。