一文看懂锂离子软包电池生产工艺
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锂离子电池是一种二次充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。根据外形来分，目前新能源汽车市场上常见的电池分为三类：方形铝壳电池、软包电池及圆柱电池。
图1 不同种类的锂离子电池
软包锂离子电池是指采用铝塑膜为外包装的电池。 相比于方形铝壳电池及圆柱电池，软包电池在发生安全隐患的时候一般先胀气，或者从冲破封印处释放能量，不易发生爆炸，因而安全性能更高；同时，同等容量的软包电池要比方形铝壳轻，具有更高的能量密度。此外，软包电池的形状可根据客户的需求定制，设计上更加灵活，在新的型号的电池开发上更占优势。当然，软包电池也存在劣势，目前的铝塑膜大都依赖进口，且生产工艺复杂，产线的自动化程度不如方形铝壳高，生产效率较低。近年来，随着锂离子电池生产工艺的不断提升及设备的改进，软包电池的生产效率也在不断提升。
图 2 软包锂离子电芯拆解示意图
软包电池的主要由正负极、电解质、隔膜以及外壳构成。电池两头凸起的部件为电池的极耳。锂离子电池的极耳分布包括单头出极耳及双头出极耳。以单头出极耳为例，拆解后的电池示意图如图2所示。不难发现软包锂离子电池的构成结构，正极、负极、隔膜。除此之外，软包电池还需要电解液来作为离子传输的通道。
锂离子电池生产过程较为复杂，以万向一二三为例，主要包括：匀浆、涂布、碾压、冲片、叠片、封装、注液、化成几个工序。如下图所示。
叠片：分切后的极片需要按照负极、隔膜、正极、隔膜、负极、隔膜、正极……正极、隔膜、负极的顺序进行堆叠，这个过程称为叠片，堆叠之后的极片称之为电芯。叠片的方式包括Z字型叠片及摇摆式叠片。部分厂家在此工序采用卷绕工艺，相比于卷绕工艺，叠片工艺的劣势在于对极片的对齐精度要求较高，且目前？叠片机效率较低、自动化程度低。但叠片工艺的电池性能较卷绕工艺更加良好。随着新能源行业的不断扩大和发展，考虑到电池在安全性、产线集体效率等问题，叠片工艺依然是长期发展的趋势。
封装 ：堆叠好的电芯还需经过极耳焊接，将焊接好的电芯放置于冲坑后的铝塑膜中并进行顶、侧封等工序，即为封装。封装好的电芯如图3所示。除电芯本体外，铝塑膜还留有余量，这部分称为气袋，这是因为电芯在化成过程中会产生大量的气体，这部分气体会随着气袋在degas工序一并去除。
图3 封装后电池
注液 ：注液即向封装后的电芯中注入电解液的过程。电解液的作用是为电池中离子的传输提供载体。在电解液中加入特定的添加剂，可以提高锂离子电池在安全或高低温等方面的性能。化成 ：注液后的电池还需在小电流下进行充电，相当于对锂离子电池的激活过程。首次充电过程中负极的表面会形成SEI膜。SEI膜的性能直接决定了锂离子电池的倍率、自放电性能，因此化成工艺的好坏直接决定了电池的质量。化成过程中会产生大量的气体，这些气体会影响电池的性能，因此化成后的电池还需经过除气，即Degas过程。为了保证电池性能的一致性，锂离子电池还需进行分容、内阻、自放电等测试，把不同性能的电池进行分组。
以上过程即为单体电池的制备过程。将同组别的单体电池按照一定的串并联方式组装，就可以应用于电动汽车、储能等领域。
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工艺 含实物动图，浅析软包电池工艺
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作者：电池产业网 来源：电池社区
软包电池
首先来看看软包电池是如何装载到汽车身上的？
如果我们把VELITE6的电池组模块拿出来单看，会发现电池外观就是一个“硬壳大包”，和所谓“软包电池”不符。其实啊，这个“硬壳大包”的内部实为叠片式的软包电池 ，一片片软包电池如同扑克牌一样竖直排列在一起，当然工程师所做的并不是简单地把它们放一起而已。
△一个MINI堆垛单元
据通用内部工程师介绍，每两片软包电池组成一个所谓“MINI堆垛单元” 的基础。通过流水线焊接在一起。电芯与电芯之间由铝制冷却片隔开，冷却液通过注水口注入，填充冷却片上的“毛细管”，循环流动并带走热量。此外，也可以通过线圈加热冷却液，使电池升温，即使在极端寒冷环境下，确保电池处于最适宜的工作温度。
两个软包电池、一片“毛细管”冷却片，再加上一个模组框架和一片隔热泡棉，就组成了一个完整的“MINI堆垛单元”。而一个电池模块总成由26个“MINI堆垛单元”组成。
△gif呈现的液冷-电芯堆垛示意图
并且VELITE 6有两个电池模块提供动力源，所以其所用的软包电池共计104个（2个软包电池 x 26个堆垛单元 x 2个电池模块）。和特斯拉车型上动不动就由几千枚圆柱形电池组成的电池包比较， VELITE 6的软包电池在总电量方面不占上风。
但是在重量和安全性能方面，无疑软包电池组是有优势的， 并且VELITE 6的电池包还有一个厉害的地方，那就是与之匹配的电池热管理系统。
△别克VELITE 6电池包所用的软包电池
综合来说，软包电池的优势与劣势几乎相生相随，因为软包电池的形状是灵活设计的（根据客户的需求定制，电芯也是重新制作的），所以统一型号的现有软包电池数量太少，另外研发一套新的软包电池组成本也挺高的。
诚然，软包电池的优点众多，但也有明显缺陷，就是“一致性”比较差。
如果电池在绝热或者高温等热传递不充分的内部环境中运行，电池温度将会显著上升，从而导致电池组内部形成“热点”，最终可能会发生失控。
所以说，电池的一致性对于整个电池组的性能和寿命产生很大的影响。 如果想把软包电池成功应用到电动车上并保持稳定，就必须给它搭配非常好的电池热管理系统！
所谓“电池一致性”指的就是电池组的综合性能，因为电池在不同温度下的热耗率（每产生 1kW•h 的电能所消耗的热量）是不一样的，这是由于电池内部的化学反应与温度是密切相关的。
热管理系统方面，相比于其他厂商模组级冷却，VELITE 6 的软包电池组采用了电芯级独立液冷，电池组散热冷却循环分布到每个电芯单元，使得电芯温差控制在2℃以内，力求保证电芯的一致性。其实，说的更简单一点，也就是上文提到的“毛细管”冷却片……
其实这样的做法和特斯拉的圆柱形电池组有异曲同工之妙 ，在特斯拉车型的电池组内部，热管理系统的本质就是竖直排列的圆柱形电池被灌注水乙二醇的导热铝管所环绕，铝管外还有一层橘黄色的绝缘胶带。
△特斯拉Model S电池组拆解结构图
只不过不同于别克VELITE 6的“主动式液冷系统” ，特斯拉散热铝管内的“冷却液”并不会流动！靠的是铝管传递热量来保持电池温度的一致性，虽然是被动式冷却，但是好在特斯拉的管理系统比较聪明，车辆很少会因为电池过热出现问题。
△零跑S01上所用的电池包
考虑到寒冷环境下工作的话，还是主动式液冷更加靠谱，毕竟还可以多一个加热功能，只不过成本上去了。
说到这里，还想顺便提一下零跑汽车用圆柱形电池作为车载动力电池的事儿，之前说了像特斯拉用的18650电池，虽然在重量和形状方面不具优势，但作为一种历经考验的电池类型，技术路线成熟，管理成本低，比较合适定位不高的电动车。
△零跑汽车S01
而相反的软包电池 虽然优势众多，但碍于初期成本和管理难度大，比较不适合定位较低的电动车，反而更适合搭配在高端电动车 上。据悉，现在新研发的车型都开始跳过圆柱形电池而转向软包电池了。
随着电动车的蓬勃发展，未来其系统能量密度可能成为它们是否能脱颖而出的关键。业内专家预计，随着电池路线的发展，软包电池在新能源汽车市场的渗透率将不断提升，未来软包电池在各类型电池中的占比有望继续扩大。
文章来源：电池社区
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