锂离子电池的制造工序与最新技术
锂离子电池是实现汽车的电动化、使可再生能源成为主力电源的关键技术之一。为了抢占急剧扩大的市场规模，加大了锂离子电池的普及力度。随着产能的扩大，为了提高锂离子电池的能量密度、加快充电速度、延长寿命、确保安全性，科研人员不断进行技术创新，电池制造商在技术创新与适应市场变化并举的同时不断发展。
本篇报道讲解锂离子电池的制造工序、品质管理以及最新技术。
锂离子电池制造工序 整体流程
锂离子电池的制造工序包括多个重要步骤。首先，要准备和选定原材料，确保高品质的原料。然后，进入各道工序，混合正极材料和负极材料，均匀地涂布在铝箔上，经过干燥和压缩工序，完成电极片。
此时，在干燥房内作业很重要。要在妥善管理湿度的环境下作业，防止因水分而老化、杂质混入，有助于确保安全性和提高性能。
电极片被成型为筒状，夹入隔膜（绝缘膜）堆叠，作为一个单电芯封口。
最后，要进行充放电测试、品质检测，剔除次品，确认最佳性能。
虽然兼具高性能和高安全性的锂离子电池是通过这种严密的制造工序生产的，但是依然存在起火、冒烟等问题，科研人员也在加紧开发解决这些问题的技术。
制造锂离子电池的各道工序的步骤与内容
锂离子电池的制造工序大致分为以下三种：
・电极制造工序：用原材料制作片状的正极材料和负极材料，然后卷成筒状
・单电芯组装工序：将正极材料和负极材料与隔膜叠加在一起封装
・检测工序：对已完成的电池进行充放电测试，找出次品
下面分别介绍在各道工序中进行的作业的名称及其内容。
电极制造工序
用原材料制作片状的正极材料和负极材料，然后卷成筒状
| # | 工序名称 | 内容简介 |
|---|---|---|
| ① | 配料（混炼） | 混合、搅拌电池材料（正极和负极材料），调制成浆料，以便能够均匀涂布。 |
| ② | 涂布／干燥 | 将在①中调制的电池材料均匀地涂布在正极材料（铝箔）和负极材料（铜箔）上，然后烘干。 正极材料和负极材料被卷成筒状。 |
| ③ | 辊压 | 分别用辊筒压缩正极材料和负极材料，成型至规定的密度（厚度）。 成型后再次被卷成筒状。 |
| ④ | 分切机 | ③辊压后，分别用切割机将筒状的正极材料和负极材料切成一定宽度的料卷。 |
单电芯组装工序
将正极材料和负极材料与隔膜叠加在一起封装
| # | 工序名称 | 内容简介 |
|---|---|---|
| ⑤ | 电极切断/叠片 | 在从料卷切成片状的正极材料和负极材料之间夹入隔膜依次堆叠。 |
| ⑥ | 极耳焊接 | 将极耳焊接到堆叠后的电极群上。 |
| ⑦ | 封口 | 在用粘合剂将铝箔与树脂结合在一起的复合膜上，对经过 ①～⑥制造的层压电极（层压元件）进行封口。 |
| ⑧ | 注液 | 封口后，从位于一部分复合膜上的注液孔注入电解液。 |
| ⑨ | 真空二次封口 | 有的电池构成材料在注液后，充电时可能会膨胀， 此时要排气，重新封口后再次充电 |
检测工序
对已完成的电池进行充放电测试，找出次品
| # | 工序名称 | 内容简介 |
|---|---|---|
| ⑩ | 充放电 | 进行正式充电（通常达到充电上限电压为止），确认首次放电容量。 |
| ⑪ | 老化 | 为了剔除次品，观察电池的初始老化，判断能否出货。 通常根据电池的初始电压下降（自放电所致）来判定。 |
锂离子电池制造工序中的品质管理
品质管理的要点
在锂离子电池的制造工序中，品质管理极为重要。有两大要点。首先是要通过选定适合各道工序的生产设备，实现臻于完美的安全结构。生产锂离子电池时，由各个元件组合而成的电池组必须达到要求的精确度，因此在各道工序中使用的生产设备必须具备适合相应用途的高精度。
其次是要选定适合各道工序的检测和分析装置，极早确定异物混入等导致放热或起火的原因，确保电池的品质。
如果存在制造缺陷，就会带来起火、爆炸的风险，因此各国的监管部门加强对锂离子电池的制造、运输及使用的管制力度，企业彻底进行品质管理，努力开发安全保障技术。
而且，恰当选定生产设备以及检测和分析装置，不仅有利于提高安全性，而且有助于提高生产效率，还会带来碳减排效果。
锂离子电池制造工序中的最新技术
消除金属颗粒混入、电极变形等风险
要想在安全的条件下达到锂离子电池特有的高能量密度，就必须消除金属颗粒混入、电极变形等风险。
特别是异物混入会直接导致电池的性能、安全性以及良率下降，因此必须通过应用高性能的X射线异物分析仪极早检出异物。
日立高新的X射线异物分析仪，可以快速检测出可能导致锂离子电池出问题的20µm级微小金属异物，并对元素进行定性分析。只需在选择检测条件后开始测量，仪器即自动执行，从生成X射线透射图像到检测金属异物并识别其元素为止。
通过干燥房技术提高效率
在锂离子电池的制造工序中，干燥房技术发挥着重要作用。制造锂离子电池时，严禁水分混入。也必须注意空气中的水分，微量水分也会导致性能下降、老化，因此要在湿度几乎为0%的低湿度环境中制造。此外，干燥房也有助于碳减排，因此作为一种可持续发展的制造工艺受到关注。
本篇报道详细介绍了制造工序，并讲解了品质管理所需的最新技术。
制造高品质的锂离子电池，要求各道工序都达到高精度。通过应用新技术，既提高了生产效率也促进了环保工作。
今后，我们要在整个生产线加强废弃物管理和回收再利用计划，进一步加快向可持续发展的制造工艺转型。