锂电池研发生产方式浅析及其成本分析

科技风２０１７年６月上　科技创新　ＤＯＩ：１０．１９３９２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７１－７３４１．２０１７１１００７　锂电池研发生产方式浅析及其成本分析　刘辰　天津科技大学天津３０００００　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　Ａｎａｌｙｓｉｓ　０ｆ　Ｒ＆Ｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅ　ｏｆ　Ｌｉｔｈｉｕｍ　Ｂａｔｔｅｒｙ　ＬｉｕＣｈｅｎ　Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏＩｏｇｙ　Ｔｉａｎｊｉｎ　３０００００　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｔｈｉｕｍ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｆｒｏｍ　ｂｉｒｔｈ　ｔｏ　ｔｏｄａｙ￣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；ｓｅｍｉ・ａｕｔｏｍａｔｉｃ；ａｕｔｏｍａｔｉｃ　１锂电池生产方式浅析　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　１．１锂电池手工生产方式　１０００到２０００支，因此全自动虽然保证了生产质量，但是由于大　现今锂电池研发中，手工生产虽然已经不占据主导，但是　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　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　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　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　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　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　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　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　池隔膜“零张力”，这是它与手工卷绕无法相比的，“零张力”可　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　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　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　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　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　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　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　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　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　整，从而拉长生产周期。全自动设备还需要制作相应的工装，　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　这就再次提高了研发成本。　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　Ｉ．３锂电池半自动生产方式　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　基于手工和全自动生产方式在研发应用的现实情况，现在　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，　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　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　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　遇到很多问题，较早的锂电池生产中一般只会使用４条ｌＯｍｍ　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　宽胶带，但是现在除了原先的４条胶带之外可能还会加入　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　２０ｍｍ宽，２５ｍｍ宽甚至４０ｍｍ的平衡胶带，这就远远超过了人　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　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　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　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　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，　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　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　三分之一甚至四分之一，并且还有继续变薄的趋势。锂电池隔　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　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　的是半自动设备对员工操作技术要求较低，对操作者的依赖度　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　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　的时候，隔膜容易被细小的外界杂质刺穿，造成电芯短路。　支的情况下，半自动显然是是现今更加合适的生产方式。　１．２锂电池全自动生产方式　２结论　在手工操作越来越不适于锂电池生产的时候，有些企业试　无论是手工，半自动，全自动都有其优点与不足，在未来技　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　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　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　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　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　收，不断消化，最终找到一天锂电池研发生产的最佳方式。　调试稳定后，良品率可以达到９９％以上。同时在设备卷绕期间　参考文献：　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　［１］黄彦瑜．锂电池发展简史［Ｊ］．物理，２００７，０８：６４３－６５１．　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　［２］郎丰饶．锂电池发展现状及应用研究［Ｊ］．统计与管理，　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　２０１５，０８：９２－９３．