解密18650电芯生产全过程

锂电池是目前数码领域使用最多的电池。其最突出的优点是能量密度高，适用于非常注重体积、便携的数码产品。同时，相对于以往的干电池，锂离子电池可以循环利用，在环保方面也有优势。锂离子电池的正负极材料都可以吸收、释放锂离子。但是锂离子在正极和负极中的化学势能有所不同。负极中的锂离子化学势能高，正极中的锂离子化学势能低。锂离子放电时，负极中存储的锂离子释放出来，被正极所吸收。由于负极中锂离子的化学势能高于正极，这部分势能差就以电能的形式释放出来。充电过程则是上述过程的逆转，将正极中的锂离子释放到负极中。由于这种锂离子在正负极中的来回迁移，锂离子电池又被称为摇椅电池。

18650是目前最常见的锂电封装方式，无论是当下最流行的三元材料，还是国家力推的磷酸铁锂，以及尚未普及的钛酸锂，均有18650的规格。18650型电芯，采用Cylindrical圆柱形封装方式，这种电芯直径18mm，长度65mm，广泛应用于充电宝、电动车、笔记本、强光手电筒等领域，这类封装的好处是规格统一，方便自动化、规模化生产，具有机械强度高、耐冲击性强、良品率高等特点;此外还有Prismatic方形软包封装，常见于手机和平板电脑，这类封装最直接的好处是轻薄，体积小，便携。

在笔记本电脑时代，18650电芯还只是数码产品的幕后英雄。随着智能手机和平板等智能设备的普及，移动电源成为了人们出行必不可少的装备，18650也得以开始从幕后走向前台，被大众所熟知。那么，看似简单的18650电芯是如何诞生?它有什么秘密呢?接下来，让我们一起去探索它的诞生过程。近日笔者有幸进入东莞一家电芯厂拜访学习，将从涂布、组装、测试三方面图文并茂，为大家介绍18650电芯的诞生过程。

电芯的生产过程一：涂布

进入生产车间之前，需要戴上口罩和鞋套，避免吸入粉尘和产生静电。首先从涂布工艺了解起，这道工序中可以看到大卷的铜箔(黄色)和铝箔(银色)。铝箔，是用来涂布镍钴锰NCM三元材料;反之，铜箔是用来涂布负极活性材料石墨;其中白色的为隔膜。全球锂电池隔膜主要被Asahi、Celgard、SK、toray、W-SCOP等厂商占据，这些国外企业把持了近70%的市场份额。而中国隔膜企业所占的市场份额约30%，锂电池隔膜自主国产化正在不断突破。电芯的容量，是根据这些配方的调配比例面积得来。

一整卷涂布完成的正负极材料宽约126mm，接下来还需要裁剪成宽度约18mm的7小卷，每卷都会均匀分成若干段，每一段代表一颗电芯所需的用料。据电芯厂工程师徐工介绍，目前三元正极材料每吨售价为12万元，每吨材料可以用于生产5万只电芯;当前电芯产能日均50万只，需要用到10吨三元正极材料，光这一项开支每日就需要60万元。

自动化的机器将每段打上镍带和绝缘耐高温的麦拉片(Mylar)，下一步进行5个级别的称重，分别是偏重、A1、A2、A3、偏轻。这个跟CPU晶圆挑选一样，同一批切割工艺，也会出现不同体质，根据不同体质再分出对应容量，配对出货。

电芯的生产过程二：组装

这家电芯厂分为三栋楼，其中一栋三层是生产线，另外两栋是办公室和宿舍。生产线一楼涂布、二楼组装、三楼测试。参观完一楼后，进入二楼的组装环节。

分类好的正极和负极，将在这里完成全自动卷包，白色的材质是隔膜。电芯这样还不能正常工作，需要加入电解液作为媒介，让正负极发生化学反应，锂离子才能够在正负极之间迁移，产生电荷离子输出能量锂电池才能进行充放电。自动化卷包好后直接滚落在了流水线上，进入下一个组装步骤装入钢壳。

钢壳是一体冲压成型，厚度不足1mm，因此对钢材强度质量要求很高，这家电芯厂选用的是进口韩钢材料。

这一步将负极极耳与钢壳底部通过点焊的方式连接。该厂采用了日系Miyachi激光点焊机，确保了点焊精度和产品质量。点焊机无法焊接钢壳底部，组装小妹的手中有一个铜钉，先从预留的小洞插入底部，然后放入点焊机，咔嚓一下，负极就打好镍带与钢壳底部连接好了。

电解液在密封箱充满惰性气体氩气的手套箱中内注入，密封箱手套内氧气浓度必须低于10ppm(接近无氧真空环境)，防止电极氧化。电解液氩气通过循环净化装置输入密封箱， 装置里头有催化剂和还原剂氢气，通过氢氧反应生成水可以把氧气除去。同时，装置中的干燥剂吸收水分，保证箱内气氛的干燥。

注入电解液后的电芯，已经通过激光焊接将盖帽与钢壳连为一体。一排排整齐有序的堆放着，整装待发。