18650锂离子电池生产工艺及流水线设计技术分析

锂电池是目前数码领域使用最多的电池,其最突出优点是能量密度高，适用于非常注重体积、便携的数码产品;同时相对于以往的干电池，锂离子电池可以循环利用，在环保方面也有优势;锂离子电池的正负极材料都可以吸收、释放锂离子;但是锂离子在正极和负极中的化学势能有所不同,负极中的锂离子化学势能高，正极中的锂离子化学势能低;锂离子放电时，负极中存储的锂离子释放出来，被正极所吸收;由于负极中锂离子的化学势能高于正极，这部分势能差就以电能的形式释放出来;充电过程则是上述过程的逆转，将正极中的锂离子释放到负极中,由于这种锂离子在正负极中的来回迁移，锂离子电池又被称为摇椅电池;锂离子电池已广泛应用于移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源,并在电动汽车技术、大型发电厂的储能电池、UPS电源、医疗仪器电源以及宇宙空间等领域具有重要作用；18650电池是指外壳使用65mm高，直径为18mm的圆柱形钢壳为外壳的锂离子电池；目前商业化的锂离子电池中，很多厂家都选用层状结构的LiCoO作为正极材料；其理论容量为274mAh/g，实际容量为140mAh/g左右，也有报道实际容量已达155mAh/g；我们以LiCoO作为正极材料的18650锂电池电芯器件作为模型，从原料选择、设计原理、制备工艺、封装条件、工作情况等方面进行分析。

1、圆柱形18650锂电池电芯如图1所示。我们是按原材料及设备的选取→生产车间工艺设计→厂房设计→综合评估的顺序来进行设计的；其中生产车间工艺的设计为本次设计的重中之重，如下图2所示。

图1圆柱形18650锂电池电芯

图2圆柱形18650锂电池电芯生产流程

图3圆柱形18650锂电池电芯生产现场

2、18650是目前最常见的锂电封装方式，无论是当下最流行的三元材料，还是国家力推的磷酸铁锂，以及尚未普及的钛酸锂，均有18650的规格;锂离子电池是?种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作;锂离子电池封装形式主要有圆柱形、方形和软包三种关键类型，不同的封装结构代表不同的特点，它们都有优缺点。

1)圆柱形锂离子电池:圆柱形锂电池分为磷酸铁锂电池、氧化钴锂电池、磷酸锂电池、钴锰电池和三维材料;目前，Li-Fe-P电池的主要性能是体积大、输出电压高、电池充电周期好、输出电压稳定、充放电电流大、光催化性能稳定、操作温度高、环保。广泛应用于太阳能灯、草坪灯、电源储存、子动工具、玩具模型等;典型的圆柱充电电池由盖、阀、ptc组件、开放电流、密封圈、正相、负相、保护膜和外壳组成。

2)方形锂离子电池:方形锂电池?般是指铝壳或钢壳方形电池，国内方形锂电池的覆盖率很高;近年来随着汽车动力锂电池的普及，里程与电池功率的差异越来越明显;大多数中国动力锂电池制造商选择充电子高能量铝壳方形电池，因为方形电池结构简单，不同于壳体等部件较?的防爆阀体压力强度不锈钢板，所以整体部件轻、性能高;方形充电电池由两种不同的加工工艺制成，即背线机和绕组;然而由于方形锂电池可以根据商品生产的规格进行定制，因此在销售市场上有许多类型的规格，但由于规格?，加工技术难以统一,方形电池在通用电子设备中的应用并不是?个问题，但是对于各种串行和串行的机械设备产品，最好采用规范化生产圆柱形锂电池，从而保证了生产过程的顺利运行，更容易找到可更换的可充电电池。

3)软包锂离?电池:硬包锂电池是液态锂电池上的?种聚合物套管，硬包锂电池与其他充电电池的区别取决于塑料软包材料（塑料复合包）;塑料软包装材料?般分为三层，即外阻层（通常是由聚酯或聚酯构成的表面保护层的厚度）、渗透层（内铂）和内层（智能?阻层）。

软包电池的包装和结构使它们具有以下优点：

(1).良好的安全系数：软包装电池的结构类型为铝塑膜，在安全风险的情况下，软包装电池的最?数量将被破坏，而不是像铝壳中的锂离子?样发生爆炸事故。

(2).轻量级：软涂层电池的净重比同样大小的铝壳锂电池轻40%，比铝壳充电电池轻20%。

(3).大容量：与同类型的铝壳电池相比，软封装电池比铝壳电池高1015%，高510%。

(4).小的内部阻力：软密封电池的内阻较小，目前软密封电池芯的内阻至少可保证35m。

(5).智能设计方案：软密封电池的外观可根据客户要求定制，并可开发出锂离子模型规范。

(6)软包锂电池电流软包电池芯型号规格较少，不能满足市场需求。

4)锂离子电池三种封装形式比较分析

（1）可充电电池的外观：方形锂电池可任意尺寸，所以电池内的电池。

（2）多种性能：圆柱形锂离子电池焊接多极耳的加工工艺有限，因此多极耳比方形聚极耳模式略弱。

（3）充放电服务平台：相同的电池正极材料、电池正极材料、锂电池电解质在理论上是?致的，但方形电池具有轻微的上阻，因此充放电服务平台略高。

（4）产品质量：圆柱形锂电池的加工工艺完善，第二部分缺陷概率低，质量指标和自动化技术方平必须高于旋转压力机。

（5）耳廓焊接：圆柱形锂电池的极耳比方形锂电池易焊接，方形锂电池易焊接。

（6）组合：环充电电池的相关性更具实用性，因此组合方式简单，效果很好，方电池处理热去除问题。

（7）结构特点：方形电池形电池具有较弱的有机化学比性能，长期使用电池性能显著降低。

     ?般来说，三种可充电电池的优缺点是圆柱形、方形和硬包。每个电池都有自己的核?产业。例如在软包装电池中有更多的方形磷酸锂电池和超过三种元素，随着新型自动补丁的引?，充电电池的系统软件比可以成为关键。

5）18650型电芯，采用Cylindrical圆柱形封装方式，这种电芯直径18mm，长度65mm，广泛应用于充电宝、电动车、笔记本、强光手电筒等领域；锂电池是目前数码领域使用最多的电池，其最突出的优点是能量密度高，适用于非常注重体积、便携的数码产品；同时相对于以往的干电池，锂离子电池可以循环利用，在环保方面也有优势；锂离子电池的正负极材料都可以吸收、释放锂离子，但是锂离子在正极和负极中的化学势能有所不同；负极中的锂离子化学势能高，正极中的锂离子化学势能低；锂离子放电时，负极中存储的锂离子释放出来，被正极所吸收；由于负极中锂离子的化学势能高于正极，这部分势能差就以电能的形式释放出来，充电过程则是上述过程的逆转，将正极中的锂离子释放到负极中；由于这种锂离子在正负极中的来回迁移，锂离子电池又被称为摇椅电池；18650是目前最常见的锂电封装方式：18650型电芯，采用Cylindrical圆柱形封装方式，这种电芯直径18mm，长度65mm，这类封装最直接的好处是轻薄，体积小，便携。

(未完、待续)