锂离子电池的制造工艺流程复杂，涉及多个关键步骤，每个步骤都对电池的最终性能和质量产生重要影响 (Aydin et al., 2023)[1] (Han et al., 2021)[2] (Chen et al., 2024)[3] 。
电极制备
電極制備是锂離子電池制造的首要環節，包括正極和負極的生産 (Grant et al., 2022)[4] (Han et al., 2021)[2] 。
此過程包括以下幾個關鍵步驟：
1
漿料混合：
將活性材料、導電劑和粘合劑與溶劑混合，形成均勻的漿料 (Fan et al., 2021)[5] (Sung et al., 2024)[6] 。正極通常使用如LiFePO4、LiCoO2或NCM等锂金屬氧化物 (Li et al., 2021)[7] (Chen et al., 2022)[8] ，負極則常用石墨 (Wang et al., 2024)[9] 。導電劑如碳黑可以提高電極的導電性 (Li et al., 2021)[7] 。粘合劑如PVDF有助于將活性材料顆粒粘附到集流體上 (Huang et al., 2024)[10] 。
2
塗布與幹燥：
將漿料均勻塗覆在金屬箔（集流體）上，通常正極使用鋁箔，負極使用銅箔 (Schomburg et al., 2024)[11] 。塗布後進行幹燥，去除漿料中的溶劑，形成固態的電極薄膜 (Xiao et al., 2023)[12] 。幹燥過程對電極的均勻性和材料的附著力至關重要 (Jeong et al., 2024)[13] 。
3
壓延：
通過壓延工藝，對幹燥後的電極進行壓實，提高電極材料的密度和電導率，從而優化電池的電化學性能 (Wang et al., 2024)[9] (Liu et al., 2023)[14] 。壓延還有助于改善活性材料與集流體之間的接觸 (Wang et al., 2024)[9] 。
電芯組裝
電芯組裝是將制備好的正負極、隔膜和電解液組裝成電芯的過程，是锂離子電池制造的核心環節 (Aydin et al., 2023)[1] (Li et al., 2021)[15] 。
此過程包含以下步驟：
1
極片分切：
將大面積的電極片按照設計尺寸分切成所需規格 (Gutsch & Leker, 2024)[16] 。
2
疊片或卷繞：
將正極、隔膜和負極疊片或卷繞在壹起 (Fan et al., 2021)[5] 。隔膜位于正負極之間，防止短路 (Fan et al., 2021)[5] 。卷繞或疊片的方式會影響電池的能量密度和功率密度 (Kong et al., 2022)[17] 。
3
焊接：
將極耳焊接在正負極上，以便連接外部電路 (He et al., 2024)[18] 。焊接質量直接影響電池的導電性能和安全性 (He et al., 2024)[18] .
4
入殼：
將疊片或卷繞好的電芯裝入電池殼體中 (He et al., 2024)[18] 。電池殼體可以是方形、圓柱形或軟包等形式 (Aydin et al., 2023)[1] (Kong et al., 2022)[17] 。
5
注液：
將電解液注入電池殼體中，使電解液充分浸潤正負極和隔膜 (He et al., 2024)[18] 。電解液是锂離子傳輸的介質，其性能直接影響電池的電化學性能 (Noh et al., 2021)[19] (Sun et al., 2023)[20] 。
6
封裝：
對電池進行封裝，確保電解液不泄漏，並防止外部環境對電池內部材料的汙染 (He et al., 2024)[18] 。封裝方式包括焊接、激光焊接等 (He et al., 2024)[18] (Lee et al., 2016)[21] 。
化成與分容
化成和分容是锂离子电池制造的最后阶段，对电池的性能至关重要 (Zhang et al., 2023)[22] (Schomburg et al., 2024)[11] (Xu et al., 2014)[23] 。
1
化成：
通過首次充放電過程，在負極表面形成壹層固體電解質界面膜（SEI膜） (Schomburg et al., 2024)[11] 。SEI膜可以有效地阻止電解液的進壹步分解，提高電池的循環壽命和安全性 (Schomburg et al., 2024)[11] 。
2
分容：
对电池进行充放电测试，筛选出符合标准的电池 (Han et al., 2021)[2] 。分容测试可以检测电池的容量、内阻、开路电压等参数，确保电池的质量和一致性 (Kong et al., 2022)[17] .
質量控制
在锂離子電池的整個制造過程中，質量控制至關重要 (Zhang et al., 2023)[22] (Sommer et al., 2024)[24] 這包括以下幾個方面：
1
來料檢驗：
對所有原材料進行檢驗，確保其符合質量標准 (Weber et al., 2022)[25] .
2
過程檢驗：
在生産過程中，對關鍵環節進行抽樣檢測，及時發現和糾正問題 (Chen et al., 2024)[3] .
成品檢驗：對最終産品進行全面測試，包括電性能測試、安全性能測試等，確保電池符合設計要求 (Kong et al., 2022)[17] .
其他考慮因素
除了上述主要步驟外，锂離子電池的制造還需要考慮其他壹些因素：
1
環境控制：
锂離子電池的制造需要在幹燥、潔淨的環境中進行，以防止水分和雜質對電池性能的影響 (Turetskyy et al., 2019)[26] .
2
自動化：
采用自動化生産線可以提高生産效率，降低人工成本，並提高産品的壹致性 (Song, 2024)[27]
3
大數據分析：
利用大數據技術對生産過程中的數據進行分析，可以優化生産工藝，提高産品質量 (Schnell et al., 2019)[28] (Chen et al., 2024)[3] .
4
回收再利用：
報廢的锂離子電池需要進行回收再利用，以減少環境汙染，並回收有價值的金屬資源 (Gutsch & Leker, 2024)[16] (Liu et al., 2024)[29] (Shan et al., 2024)[30] (Tembo et al., 2024)[31] .
總結
锂離子電池的制造是壹個複雜而精密的工程，需要嚴格控制每壹個環節，才能生産出高性能、高安全性的電池 (Qi et al., 2023)[32] 。
通過不斷優化制造工藝，采用新技術和新材料，可以進壹步提高锂離子電池的性能，降低成本，並減少對環境的影響 (Chen et al., 2024)[33] (Yeklangi et al., 2024)[34] .
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