18650
是指電池的外形規格，其中：
18
表示直徑為
18mm
，
65
表示長度為
65mm
，
0
表示圓柱形電池，是最早
、
最成熟
、
最穩定的鋰離子電池型號，其具有製造自動化水平高
、
電池一致性好
、
單體能量密度高
、
散熱性好等優點
。
以18650圓柱形鋰離子電池為例，揭示鋰電池製造工藝流程，分析各流程的管控要點及其對電池電效能的影響，為鋰離子電池應用提供重要的參考。
一、鋰離子電池
1. 1 鋰離子電池工作原理
鋰離子電池主要由正極
、
負極
、
隔膜和電解液組成，依靠
Li+
在正極和負極之間移動來工作
。
充電時
Li+
從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處於富鋰狀態； 放電時則相反
。
以鈷酸鋰為正極，石墨為負極的鋰電池為例，充電時的化學反應公式如下：
1. 2 鋰離子電池結構
鋰離子電池主要由正極、負極、膈膜和電解液四大主材組成。同時，一顆完整的18650圓柱形鋰離子電芯還包括正負極引線、上下絕緣片、蓋板及外鋼殼等輔材，其結構如圖1所示。
圖1 18650圓柱形鋰離子電池結構
二、鋰離子電池製造工藝與管控點
鋰離子電池的製造工藝複雜，工序眾多，任何一個環節出現失誤都將影響鋰離子電芯的效能或帶來安全問題，因此，只有嚴格管控每一道製造工序，才能製造出效能優異和安全有保障的合格電芯。文中以18650圓柱形鋰離子電池為例，
詳細介紹電池的製造工藝並說明每一道製造工序的管控要點及其影響，並將製造工序分為製造前段、製造後段及篩選工藝3個階段，依次闡述，如圖2所示。
圖2 鋰離子電池製造工序
2. 1 鋰離子電池製造前段工藝與管控點
電池製造前段工藝包括合漿、塗布、輥壓、分切、製片、卷繞、入殼、底焊、輥槽及烘烤10道工序，前段工序的核心是將粉末狀的正負極材料製作成一顆卷芯。
合漿工序是指正極或負極粉末、導電劑及黏接劑按一定比例均勻混合成懸濁漿料，再將漿料透過塗布機在集流體表面塗覆一層厚度均勻的塗層，即塗布工序。塗布完成後，極片需透過輥壓機調整軋輥間隙、收放卷位置、張力等，並用試片試壓，確保試壓後的試片厚度符合工藝引數要求。再用分切機分切成單顆電芯所需要的寬度，最後在製片機上焊接極耳並在極耳位置貼上絕緣膠包覆裸露的集流體和極耳，至此，正負極片的製作結束。
合漿工序最主要的工藝管控點在於環境的溼度控制，因為水分是鋰離子電池生產過程中需要嚴格控制的關鍵指標，環境溼度較大、水性黏結劑的使用等因素都會導致極片製備過程中水分含量的增加； 分切工序需重點管控極片邊緣裁切毛刺大小，且不能出現明顯的掉料情況，否則極片因掉料或毛刺太大而刺穿隔膜，造成短路； 製片工序應防止極耳虛焊、偏焊、漏焊或極片掉料及絕緣膠偏貼或漏貼等；
卷繞工序是圓柱形鋰電池成形的重要工藝，由條狀形正負極極片和隔膜透過卷繞機捲成圓柱形卷芯，這一工序管控要點在於負極極片必須完全包覆正極極片，而隔膜必須完全包覆負極極片，對工藝精度的要求非常高。如果負極未充分包覆正極，則充電過程中隔膜上有析鋰現象發生，隨著析鋰程度加重導致正負極接觸短路，由於鋰枝晶導致的內短路事故是電池失效的重要形式，可能引起起火爆炸等事故。如果隔膜未包覆負極，直接導致正負極接觸，電芯短路，造成嚴重安全事故。
卷芯完成後需放入鋼殼並透過底焊使得負極耳與鋼殼連線，這時整個鋼殼就是電池的負極，再透過輥槽固定鋼殼內的卷芯。入殼與輥槽工序不能破壞卷芯，輥槽高度需嚴格把控，過低時，卷芯被破壞； 過高時，卷芯容易鬆動。最後將已入殼的卷芯置於烘烤箱中烘烤，直至卷芯的水分含量達到標準後才能轉入下一工序。烘烤是為了嚴控捲芯的水分含量，是至關重要的一步。
2. 2 鋰離子電池製造後段工藝與管控點
電池製造後段工藝包括注液、焊接、封口、清洗及套膜。注液即透過注液機將電解液注入烘烤後水分要求合格的卷芯，注液完成後，鋰電池的四大主材均被應用到電芯之中，注液工序關鍵在於精控注液量、控溼控溫及防水，且需達到電解液能夠較好地浸潤滲透到正負極極片的效果。電解液量的多少直接關係著電池的安全效能和容量，如果注液量過多，電池內部產氣量較大，圓柱形電池的安全閥往往會過早開啟； 如果注液量過少，電池容量會偏低而且析鋰，更容易產生熱失控甚至引起爆炸。再將蓋板與正極耳焊接在一起，這時整個蓋板就是電池的正極，焊接的管控點在於防止虛焊、偏焊及蓋帽外觀不良。
下一道工序就是封口，封口是將鋼殼與蓋板密封，將整個卷芯與外部環境隔離，整個卷芯就是一個密閉的電化學系統。封口工序是整個電芯製造最後一道至關重要的工序，其壓力成形技術的工藝穩定性決定了電池的密封性是否完好、可靠。完成封口工序意味著一顆外形完整的電芯製造已經全部結束。清洗工序的目的是清除電池鋼殼表面殘留的電解液，防止電解液腐蝕鋼殼，而套膜工序是保證電芯正負極端分開，防止外部電路發生短路，同時使電池有一定的美觀度，這兩道工序還需要對外觀不良電池進行篩選。
2. 3 鋰離子電池篩選工藝與管控點
由於電池原材料、生產工藝等差別，電池容量、電壓、內阻等效能存在差異，使得電池組效能達不到單體電池水平，使用壽命遠短於單體電池，影響電動汽車的使用。電池篩選工藝包括活化、化成、陳化、分選及分容工序。
活化工序即電芯套膜之後在恆溫環境擱置一段時間，使電解液充分浸潤極片和隔膜，防止因電解液浸潤不均勻而導致析鋰，活化工序需管控擱置環境溫度與擱置時間。化成工序是對鋰離子電池進行第一次充電，這一步過程促使電極表面生成一層 “固態電解質介面膜”（SEI膜） ，是指鋰離子電池在首次充電過程中由於電解液被氧化還原分解並沉積在電極材料表面形成的介面膜，具有離子導通、電子絕緣特性，Li+可以經過該膜自由地嵌入和脫出，因其固體電解質的特徵，因此被稱為 “固體電解質介面膜”。
SEI 膜是鋰離子電池能夠長期穩定工作的保障條件，對其容量、倍率、迴圈、安全效能等都有至關重要的影響。選擇合適的化成電流、化成電壓、化成溫度等，對最佳化和提高電池效能有非常重要的作用，故而這一工序十分重要，實際操作過程中需防止電池反接、過充及接觸不良等。
陳化工序是將某一荷電狀態下的電芯在一定恆溫環境中擱置一段時間，透過測試前與測試後的電壓進行資料篩選，剔除壓降大或壓降異常的電芯。一般電芯內部發生微短路或存在劇烈副反應時，電芯壓降會較大，反映出電芯效能差會有一定的安全風險，因此，壓降是電芯篩選的重要參考指標之一。
由於常溫老化用時較長，為了縮短生產週期，絕大多數鋰離子電池廠家採取的是高溫或高荷電態老化方式，工藝管控要點需密切監控擱置過程中有無異常情況發生，並及時採取行動確保安全，因為一般高溫老化房是個密閉空間，初始階段不易被及時發現，一旦發生火災，後果不堪設想。
分選工序是根據電芯交流內阻大小分選出不同內阻檔位電芯，剔除內阻異常電芯，易於選取合適的電芯串聯或並聯搭配，因此，內阻也是電芯篩選的重要參考指標之一。
分容工序即測定電芯容量後按不同容量檔位篩選電芯，剔除容量不合格電芯，由於容量與溫度關係較大，分容時的環境溫度控制越精準，容量越接近真實值，檔位分配更準確，因此，溫度控制是分容的管控要點。出貨電芯必須是經過壓降、內阻及容量篩選且合格的電芯。