锂电池研发生产方式浅析及其成本分析

刘辰

摘要：锂电池从诞生到今天生产方式已经发生了翻天覆地的变化，但锂电池研发生产，始终没有最佳的方式，下面就对锂电池的三种生产方式在研发生产中的应用做出基本分析。

关键词：锂电池；研发生产；手工；半自动；全自动

Abstract：Lithium battery from birth to today's production methods have undergone tremendous changes， but the lithium battery R & D production， there is no best way， the following on the three lithium battery production methods in the development of production applications to make a basic analysis.

Key words：lithium battery；resarch & development；manual；semiautomatic；automatic

1 锂电池生产方式浅析

1.1 锂电池手工生产方式

现今锂电池研发中，手工生产虽然已经不占据主导，但是不可否认，手工生产虽然有精度不高，效率低下，质量不稳定的特点，但是因为其具有换型速度快，并且生产中可以随时更改工艺的特点，在小规模的送样生产中一直是受到青睐，这是由于研发阶段的制作工艺并不稳定，可能随时需要更改，并且由于研发阶段锂电池可能需要试用不同平台体系的方案，所以在生产过程中使用的原料无法形成规模，无法进行半自动和全自动生产，但是随着锂电池使用的原料越发轻薄，原料对外界因素的反应越发敏感，包括外部受力，外部环境温度，这些在之前的锂电池生产中并不会造成较大影响的因素，在现今的锂电池生产中已经成为必须要重视的因素了，由于人工操作的局限性，所以手工锂电池生产方式越来越不适应锂电池的生产，最明显的例子就是极片胶带的粘贴，由于锂电池生产新工艺的加入，同时铜箔和铝箔越来越薄，所以极片胶带的数量越来越多，同时极片胶带本身也越来越轻薄，因此人工在操作的时候就会遇到很多问题，较早的锂电池生产中一般只会使用4条10mm宽胶带，但是现在除了原先的4条胶带之外可能还会加入20mm宽，25mm宽甚至40mm的平衡胶带，这就远远超过了人手的最佳操作范围，并且即使粘贴以后也会产生例如气泡和胶带褶皱的问题，这就体现出了手工生产的局限性，另一个例子是手工生产中的卷绕环节，锂电池的隔膜厚度已经只有原先的三分之一甚至四分之一，并且還有继续变薄的趋势。锂电池隔膜具有容易产生静电的特点，并且越薄的隔膜受静电影响越大，卷绕越困难，这就需要进行更多的手工操作，而在手工操作的时候，隔膜容易被细小的外界杂质刺穿，造成电芯短路。

1.2 锂电池全自动生产方式

在手工操作越来越不适于锂电池生产的时候，有些企业试图在研发生产环节引入全自动生产，全自动生产效率高，质量稳定，由于所有动作都为机械控制，并且有高精度的感应器进行监控和反馈，所以产品质量极其稳定，电池一致性极好，并且调试稳定后，良品率可以达到99%以上。同时在设备卷绕期间由于周围环境人员较少，并且全自动设备都放置在相对密封的空间中，原料对周围水分的吸收较少，所以电池质量也会相应提高。但是由于其自身特点，全自动设备调试需要时间和大量原料的投入，并且由于研发阶段出货量并不大，多数情况下为1000到2000支，因此全自动虽然保证了生产质量，但是由于大量的投入，所以大大提升了研发成本，这一方式也并非日常研发生产中的最佳方式，并且全自动设备调试周期较长，虽然具有较高的生产效率，但是并不能从本质上缩短研发周期，甚至还会拉长生产周期，最重要的是在全自动卷绕环节无法做到电池隔膜“零张力”，这是它与手工卷绕无法相比的，“零张力”可以减小电池循环中的膨胀变形情况，而在工艺不成熟的情况下使用全自动卷绕，电池的膨胀变形往往非常严重，甚至无法达到出货要求。全自动生产还有牵一发而动全身的特点，在工艺不稳定的情况，微小的工艺变化可能都会导致设备的大范围调整，从而拉长生产周期。全自动设备还需要制作相应的工装，这就再次提高了研发成本。

1.3 锂电池半自动生产方式

基于手工和全自动生产方式在研发应用的现实情况，现在越来越多的企业选择了半自动这种折中的生产方式，半自动生产方式相比手工生产方式质量大大提高，并且可以顺利加工手工方式难以处理的原料，例如胶带和隔膜，虽然不及全自动极高的质量，但是由于调试简单，原料和时间的投入都较少，在卷绕环节可以做到零张力，这对研发阶段送样是极其有利的，同样是因为调试简单，在研发工艺修改的时候可以做到快速的生产工艺更改，并且在生产型号较多的时候可以做到快速换型，其次半自动设备具有全自动设备原料环境控制好的特点，环境水分的吸收和杂质控制相比手工生产有了较大的提高。重要的是半自动设备对员工操作技术要求較低，对操作者的依赖度较小，适应现在的人力资源大环境。对于出货量在一千到两千支的情况下，半自动显然是是现今更加合适的生产方式。

2 结论

无论是手工，半自动，全自动都有其优点与不足，在未来技术持续进步的前提下，相信手工的锂电池研发方式终有一天会被淘汰，并且全自动生产方式中的一些技术会被半自动不断吸收，不断消化，最终找到一天锂电池研发生产的最佳方式。

参考文献：

[1]黄彦瑜.锂电池发展简史[J].物理，2007，08：643651.

[2]郎丰饶.锂电池发展现状及应用研究[J].统计与管理，2015，08：9293.