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手机锂电池是如何生产制造的？

【智友问答】手机锂电池是如何生产制造的？

作为人们生活中不可缺少的调剂品--手机，眼下已成为几乎所有人都离不开的产品了。我们清楚了处理器是那个厂家生产的，屏幕什么品牌的好，但作为动力之源的电池往往人们都只关注它的容量是多少，你想知道手机锂电池是如何生产的吗？

锂离子电池（Lithium-ion battery）是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池使用一个嵌入的锂化合物作为一个电极材料。目前用作锂离子电池的正极材料主要常见的有：锂钴氧化物（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、镍酸锂（LiNiO2）及磷酸锂铁（LiFePO4）。

我们在市场上的锂电池主要分为两种，但很多人容易将它们混淆：

1、锂电池（Lithium battery）：虽然常常用作为锂离子电池的简称，但严格意义的锂电池是锂原电池，内含纯态的锂金属，为一次性使用、不可充电。

2、锂离子聚合物电池（Lithium-ion polymer batteries，也常称为“锂聚合物电池”）：大致上其实也是锂离子电池，是普通锂离子电池的改良，利用胶态或固态聚合物取代液态有机溶剂的可充电锂离子电池，其安全性较好不会爆炸，且可以塑造各种不同形状的电芯，成为了现在的主流形式电池。

第一种是常见的纽扣电池，第二种就是我们手机所使用的锂电池了。咱们来说一声手机锂电池的生产过程吧。

就笔者所知锂电池的生产工艺多达20步以上，笔者尽量说得通俗易懂些。

电池制造过程始于用于由金属氧化物或石墨组成的阴极和阳极材料制成的浆料。添加粘合剂并将浆料施加到金属箔上。将铜和铝板卷送入涂布机中以将浆料固定到箔上。然后将片材压延或制成均匀的厚度，然后通过干燥器送出。

等待干燥完成，将片材切割成一定尺寸，加入电解质并密封包装。

我们都知道锂电池受热会膨胀，因此袋装需要外部组件才能完成功能。虽然说起来这么简单，但其实整个生产工艺十分复杂。

这张图也是手机锂电池的运作方式，原理如下：

锂离子电池中的电解液可以是凝胶体、聚合物（锂离子/锂聚合物电池）、或凝胶体与聚合物的混合物。因为目前尚未发现能够在室温条件下有效运送锂离子的聚合物，所以大多数的“塑胶封袋”锂离子/ 锂聚合物电池事实上都是结合凝胶体和聚合物的混合型电池。

正极或负极必须具有类似海绵的物理结构，以释放或接收锂离子。在放电时，锂离子从负极材料移出至电解液，再像水进入海绵一样地进入正极材料，这个过程被称为嵌入(Intercalation)。充电的过程则完全相反。

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提到电池，很多人都会知道其基本结构，如正负极耳、正负极片、隔膜、电解液等，但对于电池是怎么做出来的，知道的就很少。

而今天，我就来说说电池是如何生产出来的，当然主要说的是手机电脑等锂离子电池，其它设备的电池制造工序也大同小异，在此就不介绍了。

首先说一下电池的基本制造工序，后面我再对各个工序逐步介绍。

配料→涂布→碾压→分切→（制片）卷绕/叠片→封装/组装→烘烤→注液→化成分容→检测→PACK

以上就是锂离子电池基本的制造工艺流程，当然，其中的大工序中间可能会含有很多的小工序，这个会因为电池类型、电池型号、电池厂家、电池客户而有所不同。

一、配料

正极片敷料的主要成分是锂、粘合剂、导电剂；而负极敷料的主要成分是碳和粘合剂。

这个工序就是将正负极的材料高速搅拌成一种浆料，以用于后续工序涂布到铝箔铜箔上。

图片来自于互联网

二、涂布

顾名思义，涂布的作用是将正负极浆料涂到铝箔和铜箔上，其中正极用铝箔，而负极用铜箔。

负极铜箔与其敷料

三、碾压

为什么要碾压？

一是因为涂布后的浆料比较疏松，容易产生掉料；二是锂离子电池为了提高能量密度，对于电池的体积是严格控制的，而控制电池体积，对于极片厚度的控制自然也是重中之重了。

现在手机电池的极片厚度控制一般在0.08到0.15毫米之间。

0.13mm

四、分切

分切的作用是什么？

主要是将很大卷的正负极片切成小卷的正负极片，是按照电池型号设计的正负极的极片宽度分切的，负极片宽度是比正极片宽度要宽。

目的在于万一，注意是万一负极片边缘的隔膜破损了，也不会因为正负极片接触而导致短路。而如果电芯出现负极片没有比正极片宽的情况，哪怕不知道会不会出现这个万一，也是必须报废的。

另外，一般而言，碾压、分切、（制片）卷绕/叠片这三个工序是真空快速周转的，即当天碾压后的极片24小时内送到（制片）卷绕/叠片产线进行生产，且中途是要包装好避免极片长时间与空气接触。

但有的工厂不具备这个条件，所以在分切后，极片会进行烘烤，才会到卷绕/叠片生产线上进行生产。

为什么要烘烤？

因为极片，特别是负极片长期与空气接触后会吸收空气中的水分，导致极片变厚。

烘烤就是为了去除水分，在后面的工序中还会有一道烘烤工序，也是为了去除水分。

卷绕所用小卷负极片

五、（制片）卷绕/叠片

为什么制片加括号？

因为有的工艺设计中，制片已经跟卷绕融合成一个工序了，有的则是一个单独的工序。

这里要先说一下电池极耳的设计工艺，电池极耳有单极耳和多极耳的差异。

单极耳指的是正负极各有一个极耳，而多极耳则是正负极的极耳数量大于一个。

一般组合电池多是用多极耳，对电流要求高的单体电池也是用多极耳。

而多极耳的电池的制片工序就是单独的，先把极耳焊接到正负极片上，再转入后续工序。

后续工序就是卷绕和叠片了，卷绕和叠片只是两种不同的，将正极片、负极片、隔膜卷绕和叠成电芯的工序。

如果是单极耳电池，制片和卷绕可以在制片卷绕一体自动设备上完成的，而且极耳也是在卷绕机上自动焊接。

至于叠片工艺，不管是单极耳还是多极耳电池，制片工序都是单独的，可以是单独的制片产线，也可以是在分切车间制片。就是先把极片按照大小切成一片片的，才投入到叠片机上叠成极芯。

卷绕机

六、封装/组装

封装和组装是两种不同电池的工序，封装用于软包装电池，组装用于硬壳电池，软包装用的是铝塑膜，硬壳电池用的是铝壳。

软包装电池极耳上会有胶片用于封装，铝壳电池则没有。

现在的智能手机普遍是不可拆卸的电池设计方案，所以软包装的电池会比较多。

封装是将极芯装入铝塑壳中，再用高温加压铝塑膜的一侧和顶部，这样正负极的极耳上的胶片和铝塑膜中的材料融化后再凝固，就有了封合的作用，只保留一个气袋口用于注入电解液。

组装的则是电池装入铝壳后，用把正负极耳焊接到铝盖板上，然后使用激光焊焊合盖板与铝壳，盖板上留有有注液孔用于注液。

软包装电芯

七、烘烤

烘烤其实也可以归类为注液工序，烘烤的作用是去水分。因为水分残留在电芯内部容易产生化学反应，导致电池发生鼓包。

真空烘烤箱

八、注液

烘烤完后就可以注入电解液了。电解液只是电解质中的一种，也有半固态电解质和固态电解质，这种属于聚合物锂电池，比较少。

在注液这个工序，软包装电池和硬壳电池又有所不同。

硬壳电池会先注入一点电解液，然后进行首次短时间的充电，充完电后再进行第二次注液，二次注液后再用钢珠把注液孔封掉。

软包装电池则不同，软包装电池一次完成注液，然后再用高温将气囊袋侧也封掉。这次封合会封得比电芯本体宽一点，因为后续还有一次封合。

九、化成分容

化成就是给电池充放电，目的是为了形成一层覆盖于负极材料表面的钝化层。这种钝化膜被称为：固体电解质界面膜( solid electrolyte interface)，简称为SEI膜，这层膜的作用是成为锂离子的导体。

化成之后，软包装电池又会比硬壳电池多出一道工序。由于软包装电池采用铝塑膜，在化成过程中会产生气体，所以需要将气囊袋刺破，再将气体抽出来，再进行第二次封合。二次封合之后才会对多余的侧边和气囊袋进行裁切掉。

化成之后就是分容了，分容只是对容量进行筛选挑出容量不良品而已。

化成分容设备

十、检测

分容后的合格品就会转入检测工序了，会检验电池的外观和重量，然后进行电压检测、内阻检测、高压检测、耐压检测、整齐度检测等。

十一、PACK

先说一下，电池制造流程中，进行叠片或卷绕工序后的单体叫做极芯；封装或组装后一直到PACK之前的单体叫做电芯；PACK工序之后的才叫做电池。

不过到了PACK前的一步，电芯的完成度已经很高了，所以有些电池厂会将PACK外包给第三方厂商。

对于单体电池而言，PACK只是给电芯加上保护板、连接片等物件而已；对于组合电池而言还会将电芯组合在一起，不过手机行业用组合电池的非常少，山寨充电宝里倒是有不少。

当然，还有的组合电池是在组装工序就进行组合的，只不过那不是手机这类产品所用的，本文就不说了。

PACK工序完成之后，可以正常使用的电池就这样诞生了。

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