科路得产业化软包全电池制作工艺大讲坛第七讲

★ 前言 ★

商业化全电池制作是一个复杂的系统工程，其核心主要包括材料体系开发、电芯结构设计、电芯生产控制等三个部分，要制备出性能优良的商业化全电池，必须熟练掌握上述三大核心部分。而当掌握商业化全电池制作之后，再组装制作扣式半电池、扣式全电池以及简易结构的柔性电池(一片正极/一片负极对叠结构)将变得极其容易。有鉴于此，科路得科博士将在QQ群(群号：1006016627)中持续开讲，通过图文直播的方式、逐个知识点系统介绍商业化全电池制作技术，欢迎广大科粉进群围观交流。

上一次课程，科博士在“科路得产业化软包全电池制作工艺大讲坛”主要介绍了制作电池的辊压工序，今天要介绍的是分条、焊接、贴胶和卷绕这几个工序，希望能对大家有所帮助。这次课程同样分两部分展示。

一、讲课部分

今天的分条，焊接，贴胶，卷绕这几个工序的介绍要准备开始了。首先我们先介绍一下分条工序。

由于前面在涂布和冷压都是按照大卷进行，因此为了得到所需要的尺寸，需要将大卷极片按照一定的宽度进行分切。目前工业化常用一些半自动和自动的设备来将大卷极片分切成小卷或者小的极片条，如上面中间的图片。部分高校也做一些软包电池，由于数量少，可能就是直接手动用刀片切，过程是很简单，但是极片分切往往容易出现毛刺，导致电池在后期容易出现电池自放电大的问题。

在分条过程中，也容易出现上述的一些问题。比如分条之后，极片跑偏了，导致有些极片切废，有的因为刀子不快了，容易出现裁切不齐，掉料，还有就是一些分条打皱的外观问题。在操作中，需要注意控制好极片的送入角度，分条张力，以及定期检查分条刀是否锋利。当然，分条这个工序最重要的就是控制毛刺，否则容易出现电池内短路甚至热失控，那就会是安全问题了。

这里就是介绍的常用的一个检测手段，进行CCD检测，采用显微镜放大来测量极片分条后的毛刺状态，看毛刺的位置，是平行于极片还是垂直于极片，以及毛刺的长度是多少。一般来说，都会控制毛刺的长度小于隔膜的1/2，这样即使有毛刺存在，也很难会因为毛刺刺破隔膜而导致内短路。这里提一个现象：对于我们实验室用的手动分条设备 很容易出现分条长度方向的“S”型，就是分条的边缘不是一条直线(这个可以用直尺卡边看一下)，这样会导致卷绕不齐。而用自动分条设备分条，则不会出现这个问题。

分条之后接着就是焊接极耳。一般正极采用铝极耳，负极铜箔采用镍极耳，通过超声波焊接机进行焊接在一起。这个工序要注意两个问题，一个是过焊，一个是虚焊。简单说就是一个是焊过了，导致焊接强度不够，在后面的工序中，极片容易脱落；另外就是虚焊，也是焊接强度不够，导致没有有效的焊接上，焊接内阻比较大，同时，极耳也容易出现脱落现象。

焊接完成之后，将会进行贴胶工序。主要有几个目的，一个是焊接后面的位置需要贴胶，因为焊接处往往焊印比较深，且有毛刺，在后续的整形过程中，有可能导致刺破隔膜，而产生短路，此外，极片料区的边缘都会贴上绿胶从而防止掉料。当然，也有用绿胶来控制箔材切边的毛刺，以及通过贴胶来控制长度方向上的覆盖量。但这个胶带是特殊的胶带，需要扛得住电解液浸泡。这里有说到专用胶，其实是想告诉大家这里面的胶跟一般的胶带有差异，一是里面不会有可溶于电解液的其他组份，二是这种绿胶在电解液浸泡之后还能有粘性。

左边这个就是料区正确的贴胶方式。仔细看，右边的没有全部覆盖。

我们接着往下介绍卷绕。

这是一个卷绕的整体情况，卷绕出来的我们称为裸电芯。其实就是将极片用一个卷芯，卷成一定宽度的裸电芯。这里主要注意控制覆盖区域，一般是隔膜要完全覆盖住负极极片，不管是宽度还是长度上；而负极要全部覆盖住正极极片。这样才能有效保证正极过来的锂离子可以在负极全部接收，而不会出现析锂导致的安全隐患。

卷绕前我们要做一些极片的检查，一般出现类似下面这样的外观极片，都会判为不合格，比如极片破损，负极极片掉料等问题，这些都是有安全风险的，需要把极片挑出来。

那我们看看卷绕的坏品，总体来说，就是前面的原则，隔膜要盖过负极，负极要盖过正极。右边的图中因为负极的收尾没有有效落在正极贴胶的位置，从而没办法去除负极切边处的毛刺问题，所以也是不合格的。

最后我们也一起看看叠片的相关工序，其实大同小异，跟卷绕工序是相通的。这里不是分条，而是按照尺寸要求裁切成一个一个的小片，然后同样进行焊接和贴胶，然后控制好对齐度，保证隔膜和负极的覆盖，最后在进行封装。图片中的是采用将隔膜裁切成一个个的小片，也是采用连续隔膜，用Z字形的方式进行叠片。

二、答疑部分

在这次答疑部分，科博士也对大家提出的问题，一一进行了解答。

-黑黑：“分切时会出现毛刺和波浪，有什么好的解决办法？”

-科博士：“毛刺的话，解决方向有：1）分条设备：可以更换刀具、调分条机精确度；2）集流体：脆性大的集流体不容易形成毛刺(这个要平衡韧性)；3）采用新的分切方法：比如激光分切等。波浪边的缓解方案：1）分切张力控制：基本自动分切才有；2）分切刀套辊大小优化。”

-我的电脑：“扎膜后再分切和先分切后扎膜有什么区别？”

-科博士：“为了提高效率，肯定都是大卷去冷压，然后在分条。”

-一叶知秋：“激光分切容易产生熔珠、金属屑，该怎么办？”

-科博士：“激光分切会有你说的这些问题，但是可以优化缓解的。其实各种工艺都有其优缺点，最终采用何种工艺，基本都是根据实际需求来测评的。”

-省略号：“绿胶未完全覆盖住料区，漏金属会有什么影响？”

-科博士：“我们现在说的是一个工业化的控制，并不是说漏一些金属就一定出问题。边缘的料区一般来说相对容易有掉料的风险，且有时因为涂布削薄的问题，那里的料区相对偏厚，所以在批量大规模生茶的过程，有可能有些掉落的粉料会有刺破隔膜导致短路的风险，所以才会采用这样的方式进行风险管控 。”

-一点点：“正负极涂布漏金属有什么风险呢？我实际中经历过一次。”

-科博士：“正极漏金属，可能的问题就是容量会偏低；负极漏金属的话，就有可能产生锂枝晶，发生安全事故，即使不发生安全问题，因为局部析锂，也可能导致界面破坏，影响循环性能。”

-黑黑：“叠片后焊接，极耳胶下方到电芯主体距离最近能控制在多大范围？”

-科博士：“这个范围要控制得小难度很大，可以通过一种折极耳的过程来减小这个范围。理论上来说，这个最短距离就是负极和隔膜的overhang(错位区)+焊接尺寸。”

-天使不在线：“叠片就是为了并联吗？并联的优点是什么？缺点呢？”

-科博士：“内阻小，还可以分流，适合做高倍率的，另外，没有卷绕张力，对于膨胀大的体系可以减少电池变形。缺点的话，就是成本高，生产效率相比卷绕低。”

……