锂离子电池的制造工艺可分为圆柱式和叠片式,无论是什么结构的锂离子电池,电极制造、电池装配等制造过程都会影响电池的安全性能。锂离子电池的制造工艺包括:正极和负极混料、涂布、辊压、裁片、焊接极耳、卷绕或层叠、注液、封口、化成等。其中每一道工序都会影响电池的安全性能。其中起重要用途的有以下3个方面:
(1)正负极容量配比
正负极活性物质的配比关系到电池的使用寿命和安全性能,尤其是过充电性能。正极容量过大将会出现金属锂在负极表面沉积,负极容量过大会导致电池的容量损失。为了确保电池的安全性,一般原则是考虑正负极的循环特性和过充时负极接受锂的能力,而给出一定的设计冗余。
(2)浆料均匀度控制
浆料的均匀度决定了活性物质在电极上分布的均匀性,从而影响电池的安全性。制浆时间过短,浆料不均匀,电池充放电时会出现负极材料膨胀与收缩比较大的变化,可能出现金属锂的析出;而时间过长,浆料过细会导致电池内阻过大。
(3)涂布质量控制
温度和时间是影响涂布质量的因素。加热温度过低或烘干时间不足会使溶剂残留,粘结剂部分溶解,造成一部分活性物质容易剥离;温度过高可能造成粘结剂结晶化,活性物质脱落形成电池内短路。另外,涂布的厚度和均一性会影响锂离子在活性物质中的嵌入和脱出。负极膜较厚,不均一,因充电过程中各处极化大小不同,有可能发生金属锂在负极表面局部沉积的情况。