01
前言
锂电池按照生产工艺和流程划分可分为电极制备，电池组装和电化学活化三个阶段。
图1 锂电池生产工艺流程图
02
锂电池生产工艺流程
电极制备工序将原材料加工成为极片，核心工序为涂布；电池组装工序将极片加工成为未激活电芯，核心工序是卷烧或者叠片；电化学活化工序主要完成激活电芯、检测等级容量，核心工序是化成和分容。
电极制备是锂电池生产的前段工序。首先，将正、负极的活性材料（AM）、导电添加剂和粘合剂与溶剂混合以形成均匀的浆料，然后将浆料涂覆在金属箔片的两侧上，制成正、负极片，并输送到干燥设备以蒸发溶剂；再将涂布后的极片进一步压实，以提高电池的能量密度；最后对极片进行冲压分切[1]。
电池组装是锂电池生产的前段工序。方形、圆形锂电池生产中极片卷绕成锂离子电池的电芯，软包电池生产中极片叠成锂离子电池的电芯，再将卷芯装入电芯外壳，经过电焊以及电解液的定量注入后，完成电池的封装，锂电池的电芯功能结构已经形成。
电化学活化是锂电池生产的后段工序。电化学活化开始于将电池充电到相对低的电压，以保护铜集电器免受腐蚀，然后等待电解质充分润湿进行化成，化成是锂电池首次充电完成电化学活化的过程，在此过程中负极表面生成固态电解质界面（SEI）膜，以阻止副反应进一步的发生，从而减少锂电池中活性锂的损失；老化是检查泄漏电流的过程，可能需要占据大量的时间和空间；最后，分容是根据各电芯的泄漏电流和形成循环后的额定容量进行分组，以减少电池间的容量差异。
电解液润湿、电芯化成和老化是锂离子电池制造关键工步，这些步骤能确保锂离子电池容量均匀，能够保证安全性和长循环寿命。形成阳极固体电解质界面（SEI）和阴极电解质界面（CEI）是锂离子电池生产关键，这依赖于润湿和化成工步[2]，精细的活性材料界面层需要通过与电解质溶剂、添加剂和盐的反应以受控的方式形成，使得最外面的活性材料部分钝化并且不进一步与电解质反应，这对于石墨阳极尤其如此[3]；其次，液体电解质必须在整个形成过程中保持与活性材料的紧密接触，即完成电解质的“湿润”；化成中的充电和放电步骤以缓慢的速率完成，以确保SEI和CEI的厚度和组成得到优化，以使电池的循环寿命内的容量衰减最小[4]。老化工步可能需要额外的1-2周时间来检查泄漏电流的情况，这个过程中还需要许多电化学循环器、存储环境和大量相关的占地空间。
03
参考文献
[1] Liu, Y., Zhang, R., Wang, J., & Wang, Y. (2021). Current and future lithium-ion battery manufacturing. IScience, 24(4).
[2] An, S. J., Li, J., Daniel, C., Mohanty, D., Nagpure, S., & Wood III, D. L. (2016). The state of understanding of the lithium-ion-battery graphite solid electrolyte interphase (SEI) and its relationship to formation cycling. Carbon, 105, 52-76.
[3] Weng, A., Mohtat, P., Attia, P. M., Sulzer, V., Lee, S., Less, G., & Stefanopoulou, A. (2021). Predicting the impact of formation protocols on battery lifetime immediately after manufacturing. Joule, 5(11), 2971-2992.
[4] Wood, D. L., Li, J., & An, S. J. (2019). Formation challenges of lithium-ion battery manufacturing. Joule, 3(12), 2884-2888.