电池制作工艺流程及电池的装配工艺流程详解！

1、(正、负极)干混→湿混→滚涂膏体在导电基体上→3步干燥→卷绕→切边(切成一定宽度)→辊压→卷绕(备用)干混采用球磨, 磨球是玻璃球或氧化锆陶瓷球。

湿混采用。行星式拌粉机, 其叶片分别装在2-3个轴上, 混合效果更好。湿混中溶剂数量要恰当, 形成合适的流变态, 以获得平滑的涂层。滚涂电极膏体要保证一定的粘度, 膏体涂于铝箔或铜箔的两面, 而涂层的厚度取决于电池的型号。然后再相继通过3个加热区进行干燥, NMP(或水)从涂层中随热空气或干燥氮气流动而挥发, 溶剂可以回收再利用。辊压是为了提高涂层的密度, 并使电极厚度能符合电池装配的尺寸, 辊压阶段的压力要适中, 以免卷绕时粉料散落。

2、电池的组装

圆柱电池的装配工艺流程：绝缘底圈入筒→卷绕电芯入筒→插入芯轴→焊负极集流片于钢筒→插入绝缘圈→钢筒滚线→真空干燥→注液→组合帽(PTC元件等)焊到正极引极上→封口→X射线检查→编号→化成→循环→陈化。

方形电池装配工艺流程：绝缘底入钢盒→片状组合电芯入筒→负极集流片焊于钢盒→上密封垫圈→正极集流片焊于杆引极→组合盖(PTC元件等)焊到旋引极上→组合盖定位→激光焊接→真空干燥→注液→密封→X射线检查→编号→化成→循环→陈化。

装配工艺说明：以圆柱形电池为例(方形电池基本过程相同)。卷绕芯入筒以前, 将铝条(0.08—0.15㎜厚、3㎜宽)和镍条(0.04—0.10㎜厚, 3㎜宽)分别用超声波焊接在正、负极导电基体的指定处作为集流引极。

电池隔膜一般采用PE/PP2层或PP/PE/PP 3层组成, 隔膜都是经过120℃热处理过的, 以增加其阻止性和提高其安全性。

正极、隔膜、负极3者叠合后卷绕入筒, 由于采用涂膏电极, 故必须让膏体材料与基体结合得好, 以形成高密度电极, 特别要防止掉粉, 以免其穿透隔膜而引起电池内部短路。

在卷绕电芯插入钢筒以前, 放一个绝缘底入钢筒底部是为了防止电池内部短路这对于一般电池都是相同的。

电解质一般采用LiPF6和非水有机溶剂, 在真空注液以前,电池要真空干燥24/h, 以除去电池组分中的水分和潮气, 以免LiPF6与水反应形成HF而缩短寿命。

电池密封采用涂密封胶、插入垫圈、卷边加断面收缩过程,基本原理与碱性可充电池相同。封口以后, 电池要用异丙醇和水的混合液除去油污物和溅出的电解液, 然后再干燥。使用一种气味传感器或“ 嗅探器”元件检查电池漏液情况。

整个电池装配完成以后, 电池要用X射线鉴定电池内部结构是否正常, 对于电芯不正、钢壳裂缝、焊点情况、有无短路等进行检查, 排除有上述缺陷的电池, 确保电池质量。

最后一道工序是化成, 电池第1次充电, 阳极上形成保护膜, 称为固体电解质中间相层(SEI), 它能防止阳极与电解质反应, 并是电池安全操作、高容量、长寿命的关键要素。电池经过几次充放电循环以后陈化2—3周, 剔去微短路电池, 再进行容量分选包装后即成为商品了。

二、电池的性能

1、电性能：

(1) 额定容量：0.5C放电，单体电池放电时间不低于2h，电池组放电时间不低于1h54min(95%);

(2)1C放电容量：1C放电，单体电池放电时间不低于57min(95%)，电池组放电时间不低于54min(90%);

(3)低温放电容量：-20℃下0.5C放电，单体或电池组放电时间均不低于1h12min(60%);

(4)高温放电容量：55℃下0.5C放电，单体电池放电时间不低于1h54min(95%)，电池组放电时间不低于1h48min(90%);

(5) 荷电保持及恢复能力：满电常温下搁置28天，荷电保持放电时间不低于1h36min(80%)，荷电恢复放电时间不低于1h48min(90%);

(6)储存性能：进行贮存试验的单体电池或电池组应选自生产日期不足3个月的，贮存前充50%～60%的容量，在环境温度40℃±5℃，相对湿度45%～75%的环境贮存90天。贮存期满后取出电池组，用0.2C充满电搁置1h后，以0.5C恒流放电至终止电压,上述试验可重复测试3次，放电时间不低于1h12min(60%);

(7)循环寿命：电池或电池组采用0.2C充电，0.5C放电做循环，当连续两次放电容量低于72min(60%)时停止测试，单体电池循环寿命不低于600次，电池组循环寿命不低于500次;

(8)高温搁置寿命：应选自生产日期不足三个月的单体电池的进行高温搁置寿命试验，进行搁置前应充入50%±5%的容量，然后在环境温度为55℃±2℃的条下搁置7天。7天后将电池取出，在环境温度为20℃±5℃下搁置2～5h。先以0.5C将电池放电至终止电压，0.5h后按0.2C进行充电，静置0.5h 后，再以0.5C恒流放电至终止电压，以此容量作为恢复容量。以上步骤为1周循环，直至某周放电时间低于72min(60%),试验结束。搁置寿命不低于56天(8周循环)。

2、安全性能

(1)持续充电：将单体电池以0.2ItA恒流充电，当单体电池端电压达到充电限制电压时，改为恒压充电并保持28d，试验结束后，应不泄漏、不泄气、不破裂、不起火、不爆炸(相当于满电浮充)。

(2)过充电：将单体电池用恒流稳压源以3C恒流充电，电压达到10V后转为恒压充电，直到电池爆炸或起火或充电时间为90min或电池表面温度稳定(45min内温差≤2℃)时停止充电，电池应不起火、不爆炸(3C10V);将电池组用稳压源以0.5ItA恒流充电，电压达到n×5V(n为串联单体电池数)后转为恒压充电，直到电池组爆炸或起火或充电时间为90min或电池组表面温度稳定(45min内温差≤2℃)时停止充电，电池应不起火、不爆炸。

(3)强制放电(反向充电)：将单体电池先以0.2ItA恒流放电至终止电压，然后以1ItA电流对电池进行反向充电，要求充电时间不低于90min，电池应不起火、不爆炸;将电池组其中一只单体电池放电至终止电压，其余均为充满电态的电池，再以1ItA恒流放电至电池组的电压为0V时停止放电，电池应不起火、不爆炸。

(4)短路测试：将单体电池经外部短路90min，或电池表面温度稳定(45min内温差≤2℃)时停止短路，外部线路电阻应小于50mΩ，电池应不起火、不爆炸;将电池组的正负极用小于电阻0.1Ω的铜导线连接直至电池组电压小于0.2V或电池组表面温度稳定(45min内温差≤2℃)，电池应不起火、不爆炸

3、机械性能

(1)挤压：将单体电池放置在两个挤压平面中间，逐渐增加压力至13kN，圆柱形电池挤压方向垂直于圆柱轴的纵轴，方形电池挤压电池的宽面和窄面。每只电池只能接受一次挤压。试验结果应符合4.1.2.1的规定。在电池组上放一直径为15cm的钢棒对电池组的宽面和窄面挤压电池组，挤压至电池组原尺寸的85%，保持5min，每个电池组只接受一次挤压。

(2)针刺：将单体电池放在一钢制的夹具中，用φ3mm～φ8mm的钢钉从垂直于电池极板的方向贯穿(钢针停留在电池中)，持续90min，或电池表面温度稳定(45min内温差≤2℃)时停止试验。

(3)重物冲击：将单体电池放置于一钢性平面上，用直径15.8mm的钢棒平放在电池中心，钢棒的纵轴平行于平面，让重量9.1kg的重物从610mm高度自由落到电池中心的钢棒上;单体电池是圆柱形时，撞击方向垂直于圆柱面的纵轴;单体电池是方形时，要撞击电池的宽面和窄面，每只电池只能接受一次撞击。

(4) 机械冲击;将电池或电池组采用刚性固定的方法(该方法能支撑电池或电池组的所有固定表面)将电池或电池组固定在试验设备上。在三个互相垂直的方向上各承受一次等值的冲击。至少要保证一个方向与电池或电池组的宽面垂直，每次冲击按下述方法进行：在最初的3ms内，最小平均加速度为735m/s2，峰值加速度应该在1225 m/s2和1715 m/s2之间。

(5) 振动：将电池或电池组直接安装或通过夹具安装在振动台面上进行振动试验。试验条件为频率10Hz～55Hz，加速度29.4 m/s2，XYZ每个方向扫频循环次数为10次，扫频速率为1oct/min。

(6)自由跌落：将单体电池或电池组由高度(最低点高度)为600mm的位置自由跌落到水泥地面上的20mm厚的硬木板上，从XYZ三个方向各一次。自由跌落结束后。

4、环境适应性

(1) 高温烘烤：将单体电池放入高温防爆箱中，以(5±2℃)/min升温速率升温至130℃，在该温度下保温10min。

(2) 高温储存：将单体电池或电池组放置在75±2℃的烘箱中搁置48h，电池应，应不泄漏、不泄气、不破裂、不起火、不爆炸。

(3)低气压：(UL标准)。

举个栗子，上图为涂敷厚度为 100 μm 的极片在不同轧制温度下的厚度曲线，如图所示：随着轧制温度由 20°C 增加为 90°C 再增加为160°C，极片厚度偏差由±1.9μm 降低为±1.3 μm 再降低为±0.8μm，极片厚度一致性逐渐提高，这是因为随着轧制温度的增加，极片涂层变形抗力减小，可塑性变好，使得极片表面厚度更加均匀。

有研究表明，热辊相对于冷辊，主要有以下作用:

1  极少极片反弹,能减少约50%；

2  可用较小的辊制力将极片压至工艺要求的厚度和面密度,最大可减少62%,一般减少35%-45%；

3  减少电池极片粘结剂微裂纹,提高粘结剂性能,提高电池循环寿命,减少因压力过大损坏箔材；

4  克服冷辊摩擦温升造成的极片厚度不一致

5  热辊较冷辊制成极片吸液量减少7.31%,内阻减少9.46%

辊压是极片成型前最重要的一个工艺，无论是在理论上，还是实际生产中，都会存在大量的可改进项。带拉升功能的辊压，减少极片褶皱；热辊压，减少极片反弹，增强电池性能；带弯曲的辊压，更大程度上控制极片厚度一致性等等等等，都在积极努力的开发中，相信不久的将来，任何一个工厂都能生产出质地均匀，光滑不打皱的极片，为动力电池制作打好前期攻坚战！