電芯是一個電池系統(tǒng)的最小單元。多個電芯組成一個模組,再多個模組組成一個電池包,這就是車用動力電池的基本結(jié)構(gòu)。
電芯生產(chǎn)工藝流程包括:
?。?)活性材料的制漿——攪拌工序
攪拌就是將活性材料(正極材料磷酸鐵鋰,負極材料石墨)通過真空攪拌機攪拌成漿狀。這是電池生產(chǎn)的第一道工序,該道工序質(zhì)量控制的好壞,將直接影響電池的質(zhì)量和成品合格率。而且該道工序工藝流程復雜,對原料配比,混料步驟,攪拌時間等等都有較高的要求。
2)將攪拌好的漿料涂在銅箔上——涂布工序
這道工序就是將上一道工序后已經(jīng)攪拌好的漿料均勻涂抹到銅箔上下面。
涂布工序最重要的是厚度和重量的一致性
涂布至關重要,需要保證極片厚度和重量一致,否則會影響電池的一致性。涂布還必須確保沒有顆粒、雜物、粉塵等混入極片。否則會導致電池放電過快,甚至會出現(xiàn)安全隱患。
?。?)將銅箔上負極材料壓緊再切分——冷壓與預分切
在碾壓車間里,通過輥將附著有正負極材料的極片進行碾壓,一方面讓涂覆的材料更緊密,提升能量密度,保證厚度的一致性,另一方面也會進一步管控粉塵和濕度。
冷壓就是將鋁箔上的正負極材料壓緊壓實,這對提升能量密度也很重要
將冷壓后的極片根據(jù)需要生產(chǎn)電池的尺寸進行分切,并充分管控毛刺(這里的毛刺只能在顯微鏡下看清楚了)的產(chǎn)生,這樣做的目的是避免毛刺扎穿隔膜,產(chǎn)生嚴重的安全隱患。
?。?)切出電池上正負極的小耳朵——極耳模切與分條
極耳切模工序就是用模切機形成電芯用的導電極耳。我們知道電池是分正負極的,極耳就是從電芯中將正負極引出來的金屬導電體,通俗的說電池正負兩極的耳朵,是在進行充放電時的接觸點。
而接下來的分條工序就是通過切刀對電池極片進行分切。
?。?)完成電芯的雛形——疊片工序
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。
(6)極耳焊接
該工序是制備電芯的第二道工序。通過專用焊接設備,將疊片后的電芯進行極耳焊接。
(7)封裝
該工序是制備電芯的第三道工序。將電芯進行鋁塑膜包裝。
(8)去除水分和注入電解液——烘焙與注液
水分是電池系統(tǒng)的大敵,電池烘烤工序就是為了使電池內(nèi)部水份達標,確保電池在整個壽命周期內(nèi)具有良好的性能。
注液該工序是制備電芯的第四道工序。將電解液從預留的注液口注入封裝好的電芯,形成半成品電芯。,就是往電芯內(nèi)注入電解液。電解液就像電芯身體里流動的血液,能量的交換就是帶電離子的交換。這些帶電離子從電解液中運輸過去,到達另一電極,完成充放電過程。電解液的注入量是關鍵中的關鍵,如果電解液注入量過大,會導致電池發(fā)熱甚至直接失效,如果注入量過小,則又影響電池的循環(huán)性。
?。?)電芯激活的過程——化成
化成是對注液后的電芯進行激活的過程,通過充放電使電芯內(nèi)部發(fā)生化學反應形成SEI膜(SEI膜:是鋰電池首次循環(huán)時由于電解液和負極材料在固液相間層面上發(fā)生反應,所以會形成一層鈍化膜,就像給電芯鍍了一層面膜。),保證后續(xù)電芯在充放電循環(huán)過程中的安全、可靠和長循環(huán)壽命。將電芯的性能激活,還要經(jīng)過X-ray監(jiān)測、絕緣監(jiān)測、焊接監(jiān)測,容量測試等一系列“體檢過程”。
化成工序當中還包括,對電芯“激活”后第二次灌注電解液、稱重、注液口焊接、氣密性檢測;自放電測試高溫老化及靜置保證了產(chǎn)品性能。
?。?0)分容
電池在制造過程中,因工藝原因使電池的實際容量不可能完全一致,通過一定的充放電檢測,將電池按容量分類的過程稱為分容。