锂电池的结构是怎样的？

锂电池在能量密度和功率密度的结合上具有无与伦比的优势，因此广泛运用于各种便携式电子用品、电力东西和电力/混合动力载具。下面贤集网小编为我们具体介绍锂电池制造工艺流程及PACK基础常识。

锂电池结构

不同结构方法、不同材料的工艺类似但配备需全新装备

锂离子电池构成首要由正极、负极、非水电解质和隔膜四部分组成。现在商场上选用较多的锂电池首要为磷酸铁锂电池和三元锂电池，二者正极原材料差异较大，出产工艺流程比较挨近但工艺参数需改动巨大。若磷酸铁锂全面替换为三元材料，旧产线的整改作用不佳。关于电池厂家而言，需求对产线上的设备大面积进行替换。

锂电池制造工艺：前中后三道工序，占比挨近35%/30%/35%

锂电池的出产工艺比较复杂，首要出产工艺流程首要涵盖电极制造的搅拌涂布阶段（前段）、电芯组成的卷绕注液阶段（中段），以及化成封装的包装检测阶段（后段），价值量（收买金额）占比约为（35~40%）:（30~35）%:（30~35）%。差异首要来自于设备供应商不同、进口/国产比例差异等，工艺流程底子共同，价值量占比有误差但总体符合该比例。

锂电出产前段工序对应的锂电设备首要包括真空搅拌机、涂布机、辊压机等；中段工序首要包括模切机、卷绕机、叠片机、注液机等；后段工序则包括化成机、分容检测设备、进程仓储物流自动化等。除此之外，电池组的出产还需求Pack自动化设备。

锂电前段出产工艺：极片制造联系电池中心功用

锂电池前端工艺的结果是将锂电池正负极片制备结束，其第一道工序是搅拌，即将正、负极固态电池材料混合均匀后加入溶剂，通过真空搅拌机搅拌成浆状。配料的搅拌是锂电后续工艺的基础，高质量搅拌是后续涂布、辊压工艺高质量结束的基础。

涂布和辊压工艺之后是分切，即对涂布进行分切工艺处理。如若分切进程中发作毛刺则后续设备、注电解液等程序、乃至是电池运用进程中出现安全隐患。因此锂电出产进程中的前端设备，如搅拌机、涂布机、辊压机、分条机等是电池制造的中心机器，关乎整条出产线的质量，因此前端设备的价值量（金额）占整条锂电自动化出产线的比例最高，约35%。

锂电中段工艺流程：功率先行，卷绕走在叠片之前

锂电池制造进程中，中段工艺首要是结束电池的成型，首要工艺流程包括制片、极片卷绕、模切、电芯卷绕成型和叠片成型等，是当前国内设备厂商竞赛比较剧烈的一个领域，占锂电池出产线价值量约30%。

现在动力锂电池的电芯制造工艺首要有卷绕和叠片两种，对应的电池结构方法首要为圆柱与方形、软包三种，圆柱和方形电池首要选用卷绕工艺出产，软包电池则首要选用叠片工艺。圆柱首要以18650和26650为代表（Tesla单独开发了21700电池、正在全工作推行），方形与软包的差异在于外壳分别选用硬铝壳和铝塑膜两种，其间软包首要以叠片工艺为主，铝壳则以卷绕工艺为主。

软包结构方法首要面向中高端数码商场，单位产品的获利率较高，在相等产能条件下，相对获利高于铝壳电池。由于铝壳电池易构成规划效应，产品合格率及本钱易于控制，现在二者在各自商场领域均有可观的获利，在能够预见的未来，二者都很难被彻底代替。

由于卷绕工艺能够通过转速完成电芯的高速出产，而叠片技术所能前进的速度有限，因此现在国内动力锂电池首要选用卷绕工艺为主，因此卷绕机的出货量现在大于叠片机。

卷绕和叠片出产对应的前道工序为极片的制片和模切。制片包括对分切后的极片/极耳焊接、极片除尘、贴保护胶纸、极耳包胶和收卷或定长裁断，其间收卷极片用于后续的全自动卷绕，定长裁断极片用于后续的半自动卷绕；冲切极片是将分切后的极片卷绕冲切成型，用于后续的叠片工艺。

在锂电封装焊接方面，联赢、大族、光大的干流激光技术集成运用厂家均有所涉及，能够满足需求、无需进口。

锂电后段工艺流程：分容化成是中心环节

锂电后段出产工艺首要为分容、化成、检测和包装入库四道工序，占出产线价值量约35%。化成和分容作为后段工艺中最首要环节，对成型的电池进行激活检测，由于电池的充放电测验周期长，因此设备的价值量最高。化成工艺的首要作用在于将注液封装后的电芯充电进行活化，分容工艺则是在电池活化后测验电池容量及其他电功用参数并进行分级。化成和分容分别由化成机和分容机一般由自动化分容化成系统结束。

锂电Pack工艺：看似简略但需求与系统性规划结合

动力电池组系统是将很多单个的电芯通过串、并联的方法联接起来的电池组，概括了动力和热管理等电池硬件系统。Pack是动力电池系统出产、规划运用的要害，是联接上游电芯出产和下流整车的运用中心环节，一般规划需求由电芯厂或轿车厂提出，一般由电池厂、轿车厂或许第三方Pack厂结束。

锂电池Pack产线相对简略，中心工序包括上料、支架粘贴、电焊、检测等工艺，中心设备为激光焊接机以及各类粘贴检测设备。现在，各大锂电设备厂商在此领域的自动化集成布局较少，而大族激光、联赢激光等激光设备厂商由于在激光领域的绝对优势，在Pack设备领域占有率较高。

现在Pack出产的自动化比例相对较低，是由于现在的新能源车单款车销量都不够大，上自动化出产线的本钱较高。

磷酸铁锂和三元：能量密度绕不开的话题，不同材料需求全套设备出资

现在国内干流动力锂电池的正极材料分为磷酸铁锂和三元两大种类。其间磷酸铁锂是现在最安全的锂离子电池正极材料，其循环寿数一般在2000次以上，再加上由于产业成熟而带来的价格和技术门槛的下降，使得许多厂商出于各种因素考虑都会选用磷酸铁锂电池。可是磷酸铁锂电池在能量密度方面则存在明显的缺陷，现在磷酸铁锂电池龙头比亚迪磷酸铁锂单体电芯能量密度为150Wh，2017年末比亚迪估计将能量密度提升到160Wh，理论上磷酸铁锂能量密度很难逾越200Gwh。

三元聚合物锂电池是指正极材料运用镍钴锰酸锂的锂电池，镍钴锰的实践比例能够根据具体需求进行调整。由于三元锂电池具有更高的能量密度（现在宁德时代等动力电池一流大厂三元锂电池能量密度广泛能抵达200Wh/kg-220Wh/kg，业界估计到2020年三元电池单体电芯能量密度将抵达300Wh/kg的水平），乘用车商场开始转向三元锂电池，而在安全性要求更高的客车上，磷酸铁锂则更受喜欢。跟着全电动乘用车的发展，三元锂电池正在占有越来越重要的方位。

两种材料的能量密度和本钱有差异，不同的轿车、不同的车企有不同的挑选。二者在出产工艺流程上大致相同，差异首要体现在材料的运用和配比上不同、具体工艺参数差异较大，设备无法共线出产，且单纯改造切换产能的本钱较高（三元材料对真空除湿等要求严厉，之前的磷酸铁锂出产线底子没有除湿要求），因此多家电芯厂在产能规划中会一同布局、分别收买设备。

5分钟带你搞懂锂电池PACK基础常识

锂电池电芯组装成组的进程称为PACK，可所以单只电池，也可所以串并联的电池模组等。当下新国标大布景下，锂电池需求量越来越大，许多铅酸电池企业也纷乱推出锂电产品；其实锂电池PACK工艺不难，把握这一技术自己可组装电池，而不再只是充当厂家电池搬运工的人物，获利和售后不再受制于人；把握一门技术，有锂走遍全国。

PACK的方法

①串并组成：电池由单体电池通过并串联而成。并联添加容量，电压不变，串联后电压倍增，容量不变，如3.6V/10Ah电池由单只N18650/2Ah通过5并组成。先并后串：并联由于内阻的差异、散热不相等都会影响并联后电池循环寿数。但单个电池失效自动退出，除了容量下降，不影响并联后运用，并联工艺较严厉。并联中某个单位电池短路时，构成并联电路电流非常大，一般加熔断保护技术防止。先串后并：根据整组电池容量先进行串联，如整组容量1/3，最终进行并联，下降了大容量电池组缺点概率。

②电芯要求：根据自己规划要求选取对应电芯，并联及串联的电池要求种类共同、类型共同，容量、内阻、电压值差异不大于2%。一般情况下，电池通过并联串联组合后，容量丢掉2%5%，电池数量越多，容量丢掉越多。不管是软包装电池仍是圆柱电池，都需求多串组合，假如共同性差，影响电池容量，一组中容量最低的电池决定整组电池的容量。要求大电流放电功用。电机起步电流是正常作业电流的3倍，大电流放电才干前进电机动力功用。要求电池散热良好。电池数量较多，电池箱内部的电池温升不简单散出来，构成各电池间温度不均匀，放电特性不一，长久构成电池功用下降。出产工艺水平高。电池要能接受波动路面的振荡冲击。对出产工艺特别是点焊工艺要求高。焊接完毕后进行测验以防虚焊、脱焊。

③PACK的工艺：电池的PACK通过二种方法完成，一是通过激光焊接或超声波焊接或脉冲焊接，这是常用的焊接方法，长处是可靠性较好，但不易替换。二是通过弹性金属片接触，长处是不需焊接，电池替换简单，缺陷是或许导致接触不良。

pack实例

充放电时刻

充电时刻（小时）=（电池容量Ahx充电系数）/充电电流A

放电倍率：电池的放电倍率用放电时刻标明或许说以一定的放电电流放完额外容量所需的小时系数来标明。其间，放电倍率=额外容量/放电电流

汇流排软联接的组装

PACK进程中会用到诸如镍片、铜铝复合汇流排、铜汇流排、总正总负汇流排、铝汇流排，也会用到铜软联接、铝软联接、铜箔软联接等。汇流排和软联接的加工质量需求从这几方面去点评。

①材料质料是否复合要求，汇流排质料不达标将会添加电阻率，特别需求承认是否复合ROHS相关要求。

②要害标准加工是否到位。要害标准的超差有或许会在设备进程中导致高压器材之间的安全间隔不够，并构成严峻的安全隐患。

③软联接的硬区的结合力以及软区的应力吸收情况。

④实践加工的软联接及汇流排的过流才干是否抵达规划标准，绝缘的热塑套管部位是否存在破损的情况。

以上便是关于锂电池制造工艺流程及PACK基础常识介绍，展望未来，锂电池能否满足人们对便携式蓄能设备的要求？若能从本钱和功用上得到前进，锂电池的运用将会大大扩展，使许多新技术得以突破蓄能的瓶颈。对锂电池的研究有恰当一部分是关于电极材料的。具有更高放电速率、更大电容量和足够高电压（仅对正极）的电极能明显前进锂电池的能量和功率密度，减小体积，下降本钱。