鋰電池研發生產方式淺析及其成本分析

劉辰

摘要：鋰電池從誕生到今天生產方式已經發生了翻天覆地的變化，但鋰電池研發生產，始終沒有最佳的方式，下面就對鋰電池的三種生產方式在研發生產中的應用做出基本分析。

關鍵詞：鋰電池；研發生產；手工；半自動；全自動

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 鋰電池生產方式淺析

1.1 鋰電池手工生產方式

現今鋰電池研發中，手工生產雖然已經不占據主導，但是不可否認，手工生產雖然有精度不高，效率低下，質量不穩定的特點，但是因為其具有換型速度快，并且生產中可以隨時更改工藝的特點，在小規模的送樣生產中一直是受到青睞，這是由于研發階段的制作工藝并不穩定，可能隨時需要更改，并且由于研發階段鋰電池可能需要試用不同平臺體系的方案，所以在生產過程中使用的原料無法形成規模，無法進行半自動和全自動生產，但是隨著鋰電池使用的原料越發輕薄，原料對外界因素的反應越發敏感，包括外部受力，外部環境溫度，這些在之前的鋰電池生產中并不會造成較大影響的因素，在現今的鋰電池生產中已經成為必須要重視的因素了，由于人工操作的局限性，所以手工鋰電池生產方式越來越不適應鋰電池的生產，最明顯的例子就是極片膠帶的粘貼，由于鋰電池生產新工藝的加入，同時銅箔和鋁箔越來越薄，所以極片膠帶的數量越來越多，同時極片膠帶本身也越來越輕薄，因此人工在操作的時候就會遇到很多問題，較早的鋰電池生產中一般只會使用4條10mm寬膠帶，但是現在除了原先的4條膠帶之外可能還會加入20mm寬，25mm寬甚至40mm的平衡膠帶，這就遠遠超過了人手的最佳操作范圍，并且即使粘貼以后也會產生例如氣泡和膠帶褶皺的問題，這就體現出了手工生產的局限性，另一個例子是手工生產中的卷繞環節，鋰電池的隔膜厚度已經只有原先的三分之一甚至四分之一，并且還有繼續變薄的趨勢。鋰電池隔膜具有容易產生靜電的特點，并且越薄的隔膜受靜電影響越大，卷繞越困難，這就需要進行更多的手工操作，而在手工操作的時候，隔膜容易被細小的外界雜質刺穿，造成電芯短路。

1.2 鋰電池全自動生產方式

在手工操作越來越不適于鋰電池生產的時候，有些企業試圖在研發生產環節引入全自動生產，全自動生產效率高，質量穩定，由于所有動作都為機械控制，并且有高精度的感應器進行監控和反饋，所以產品質量極其穩定，電池一致性極好，并且調試穩定后，良品率可以達到99%以上。同時在設備卷繞期間由于周圍環境人員較少，并且全自動設備都放置在相對密封的空間中，原料對周圍水分的吸收較少，所以電池質量也會相應提高。但是由于其自身特點，全自動設備調試需要時間和大量原料的投入，并且由于研發階段出貨量并不大，多數情況下為1000到2000支，因此全自動雖然保證了生產質量，但是由于大量的投入，所以大大提升了研發成本，這一方式也并非日常研發生產中的最佳方式，并且全自動設備調試周期較長，雖然具有較高的生產效率，但是并不能從本質上縮短研發周期，甚至還會拉長生產周期，最重要的是在全自動卷繞環節無法做到電池隔膜“零張力”，這是它與手工卷繞無法相比的，“零張力”可以減小電池循環中的膨脹變形情況，而在工藝不成熟的情況下使用全自動卷繞，電池的膨脹變形往往非常嚴重，甚至無法達到出貨要求。全自動生產還有牽一發而動全身的特點，在工藝不穩定的情況，微小的工藝變化可能都會導致設備的大范圍調整，從而拉長生產周期。全自動設備還需要制作相應的工裝，這就再次提高了研發成本。

1.3 鋰電池半自動生產方式

基于手工和全自動生產方式在研發應用的現實情況，現在越來越多的企業選擇了半自動這種折中的生產方式，半自動生產方式相比手工生產方式質量大大提高，并且可以順利加工手工方式難以處理的原料，例如膠帶和隔膜，雖然不及全自動極高的質量，但是由于調試簡單，原料和時間的投入都較少，在卷繞環節可以做到零張力，這對研發階段送樣是極其有利的，同樣是因為調試簡單，在研發工藝修改的時候可以做到快速的生產工藝更改，并且在生產型號較多的時候可以做到快速換型，其次半自動設備具有全自動設備原料環境控制好的特點，環境水分的吸收和雜質控制相比手工生產有了較大的提高。重要的是半自動設備對員工操作技術要求較低，對操作者的依賴度較小，適應現在的人力資源大環境。對于出貨量在一千到兩千支的情況下，半自動顯然是是現今更加合適的生產方式。

2 結論

無論是手工，半自動，全自動都有其優點與不足，在未來技術持續進步的前提下，相信手工的鋰電池研發方式終有一天會被淘汰，并且全自動生產方式中的一些技術會被半自動不斷吸收，不斷消化，最終找到一天鋰電池研發生產的最佳方式。

參考文獻：

[1]黃彥瑜.鋰電池發展簡史[J].物理，2007，08：643651.

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