鋰離子電池可以循環(huán)利用嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-21 09:23
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鋰離子電池的正負(fù)極材料都可以吸收、釋放鋰離子。
但是鋰離子在正極和負(fù)極中的化學(xué)勢能有所不同。負(fù)極中的鋰離子化學(xué)勢能高，正極中的鋰離子化學(xué)勢能低。鋰離子放電時，負(fù)極中存儲的鋰離子釋放出來，被正極所吸收。由于負(fù)極中鋰離子的化學(xué)勢能高于正極，這部分勢能差就以電能的形式釋放出來。充電過程則是上述過程的逆轉(zhuǎn)，將正極中的鋰離子釋放到負(fù)極中。由于這種鋰離子在正負(fù)極中的來回遷移，鋰離子電池又被稱為搖椅電池。
18650是目前最常見的鋰電封裝方式，無論是當(dāng)下最流行的三元材料，還是國家力推的磷酸鐵鋰，以及尚未普及的鈦酸鋰，均有18650的規(guī)格。18650型電芯，采用Cylindrical圓柱形封裝方式，這種電芯直徑18mm，長度65mm，廣泛應(yīng)用于充電寶、電動車、筆記本、強光手電筒等領(lǐng)域，這類封裝的好處是規(guī)格統(tǒng)一，方便自動化、規(guī)?；a(chǎn)，具有機械強度高、耐沖擊性強、良品率高等特點；此外還有Prismatic方形軟包封裝，常見于手機和平板電腦，這類封裝最直接的好處是輕薄，體積小，便攜。
在筆記本電腦時代，18650電芯還只是數(shù)碼產(chǎn)品的幕后英雄。隨著智能手機和平板等智能設(shè)備的普及，移動電源成為了人們出行必不可少的裝備，18650也得以開始從幕后走向前臺，被大眾所熟知。那么，看似簡單的18650電芯是如何誕生？它有什么秘密呢？接下來，讓我們一起去探索它的誕生過程。近日筆者有幸進入東莞一家電芯廠拜訪學(xué)習(xí)，將從涂布、組裝、測試三方面圖文并茂，為大家介紹18650電芯的誕生過程。
電芯的生產(chǎn)過程一：涂布
進入生產(chǎn)車間之前，需要戴上口罩和鞋套，避免吸入粉塵和產(chǎn)生靜電。首先從涂布工藝了解起，這道工序中可以看到大卷的銅箔（黃色）和鋁箔（銀色）。鋁箔，是用來涂布鎳鈷錳NCM三元材料；反之，銅箔是用來涂布負(fù)極活性材料石墨；其中白色的為隔膜。全球鋰電池隔膜主要被Asahi、Celgard、SK、toray、W-SCOP等廠商占據(jù)，這些國外企業(yè)把持了近70%的市場份額。而中國隔膜企業(yè)所占的市場份額約30%，鋰電池隔膜自主國產(chǎn)化正在不斷突破。電芯的容量，是根據(jù)這些配方的調(diào)配比例面積得來。
一整卷涂布完成的正負(fù)極材料寬約126mm，接下來還需要裁剪成寬度約18mm的7小卷，每卷都會均勻分成若干段，每一段代表一顆電芯所需的用料。據(jù)電芯廠工程師徐工介紹，目前三元正極材料每噸售價為12萬元，每噸材料可以用于生產(chǎn)5萬只電芯；當(dāng)前電芯產(chǎn)能日均50萬只，需要用到10噸三元正極材料，光這一項開支每日就需要60萬元。
自動化的機器將每段打上鎳帶和絕緣耐高溫的麥拉片（Mylar），下一步進行5個級別的稱重，分別是偏重、A1、A2、A3、偏輕。這個跟CPU晶圓挑選一樣，同一批切割工藝，也會出現(xiàn)不同體質(zhì)，根據(jù)不同體質(zhì)再分出對應(yīng)容量，配對出貨。
電芯的生產(chǎn)過程二：組裝
這家電芯廠分為三棟樓，其中一棟三層是生產(chǎn)線，另外兩棟是辦公室和宿舍。生產(chǎn)線一樓涂布、二樓組裝、三樓測試。參觀完一樓后，進入二樓的組裝環(huán)節(jié)。
分類好的正極和負(fù)極，將在這里完成全自動卷包，白色的材質(zhì)是隔膜。電芯這樣還不能正常工作，需要加入電解液作為媒介，讓正負(fù)極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，鋰離子才能夠在正負(fù)極之間遷移，產(chǎn)生電荷離子輸出能量鋰電池才能進行充放電。自動化卷包好后直接滾落在了流水線上，進入下一個組裝步驟裝入鋼殼。
鋼殼是一體沖壓成型，厚度不足1mm，因此對鋼材強度質(zhì)量要求很高，這家電芯廠選用的是進口韓鋼材料。
這一步將負(fù)極極耳與鋼殼底部通過點焊的方式連接。該廠采用了日系Miyachi激光點焊機，確保了點焊精度和產(chǎn)品質(zhì)量。點焊機無法焊接鋼殼底部，組裝小妹的手中有一個銅釘，先從預(yù)留的小洞插入底部，然后放入點焊機，咔嚓一下，負(fù)極就打好鎳帶與鋼殼底部連接好了。
電解液在密封箱充滿惰性氣體氬氣的手套箱中內(nèi)注入，密封箱手套內(nèi)氧氣濃度必須低于10ppm（接近無氧真空環(huán)境），防止電極氧化。電解液氬氣通過循環(huán)凈化裝置輸入密封箱，裝置里頭有催化劑和還原劑氫氣，通過氫氧反應(yīng)生成水可以把氧氣除去。同時，裝置中的干燥劑吸收水分，保證箱內(nèi)氣氛的干燥。
注入電解液后的電芯，已經(jīng)通過激光焊接將蓋帽與鋼殼連為一體。一排排整齊有序的堆放著，整裝待發(fā)。
一只新的電芯就這樣誕生了。每一只電芯都需要穿上按容量分類的“新衣服”PVC套管。
不同的容量對應(yīng)了不同的PVC封套，這里我們看到了綠、藍、粉等多個色，豐富的外觀顏色增添了電芯時尚感。
