锂电池制造工艺和胶带种类及用途

2024-09-04 15:45:43

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锂离子电池是最早、最成熟、最稳定的锂离子电池型号，其具有制造自动化水平高、电池一致性好、单体能量密度高、散热性好等优点。随着锂电池行业的快速发展，锂电池的应用场景不断扩大，成为人们生活和工作中不可或缺的能源设备。

锂离子电池工作原理

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成，依靠Li+在正极和负极之间移动来工作。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。

锂离子电池结构锂离子电池主要由正极、负极、膈膜和电解液四大主材组成。同时，一颗完整的18650圆柱形锂离子电芯还包括正负极引线、上下绝缘片、盖板及外钢壳等辅材。

锂离子电池制造工艺

锂电池的生产工艺比较复杂，主要生产工艺流程主要涵盖电极制作的搅拌涂布阶段（前段）、电芯合成的卷绕注液阶段（中段），以及化成封装的包装检测阶段（后段），价值量（采购金额）占比约为（35~40%）:（30~35）%:（30~35）%。差异主要来自于设备供应商不同、进口/国产比例差异等，工艺流程基本一致，价值量占比有偏差但总体符合该比例。

锂电生产前段工序对应的锂电设备主要包括真空搅拌机、涂布机、辊压机等；中段工序主要包括模切机、卷绕机、叠片机、注液机等；后段工序则包括化成机、分容检测设备、过程仓储物流自动化等。除此之外，电池组的生产还需要Pack 自动化设备。

而锂电池胶带被大量应用于锂离子电池上，起到绝缘和固定的作用，是锂离子电池上不可或缺的重要材料。

什么是锂电池胶带

锂电池胶带是指在锂电池电芯中段生产工序（卷绕/叠片、外壳焊接和封口等工序）中用于电极绕卷、极片保护和卷芯终止等作用的压敏胶粘带，其主要作用是在锂电池上起到绝缘和固定的作用。

由于使用环境的苛刻要求，锂电池胶带需要具有一定的初粘性、持粘性、耐温性和耐化学腐蚀性，且在无污染情况下可反复使用、剥离后对被粘物表面无污染等特性。锂电池胶带因用于锂电池的不同部位需要、不同功效要求、不同性能标准和不同生产公司等，为了满足客户及市场需求而分为不同特性的锂电池胶带。

锂电池胶带的基材基材是锂电池胶带中的载体，其影响了锂电池胶带的温度使用范围、抗拉伸度、抗剪切力和材料成本等因素。聚合物薄膜因具有尺寸稳定、弹性较高、绝缘性良好、耐酸碱性较好、抗撕裂强度较佳以及抗增塑剂等优良性能而成为锂电池胶带的常用载体基材。

常见的基材有BOPP（双向拉伸聚丙烯薄膜）、PET（耐高温聚酯薄膜）、PI（聚酰亚胺薄膜）等。基材的耐温性能决定了锂电池胶带的使用温度环境上限，耐温性能，PI基材＞PET基材＞BOPP基材，PI基材耐温性能相对最好，BOPP基材耐温性能相对最差。基材成本与耐温性能相反，BOPP锂电池胶带成本相对最低、PI锂电池胶带成本相对最高。

锂电池胶带的用途

1. 锂电池终止胶带

锂电池终止胶带是指锂电池电芯中段生产工序卷绕/叠片中用于电极绕卷和卷芯终止等的压敏胶粘带。这种胶带除了具有压敏胶带一般性能外，还在基材选择、黏附性、耐温性和耐电解液性能等方面有着特殊要求，是电池中使用较多的一类压敏胶带。

2. 锂电池耐高温胶带

锂电池耐高温胶带是为了使锂电池在生产和使用等高温极限条件下具有良好的稳定性，需要锂电池能够在高温环境下能长时间保持结构稳定、化学性能不变，保证锂电池在高温环境下不短路、不漏电及液体泄露等特性而开发出的一种电池胶带。最初的锂电池耐高温胶带是有机硅硅胶胶带，但是近年来锂电池行业提出电芯内不能含有硅元素，因此现在市面上用的耐高温胶带大部分为丙烯酸酯电池胶带。

3. 双层锂电池保护膜胶带

锂电池外壳坚硬、菱角分明，要求保护包边的锂电池胶带具有柔软性、粘性较强、贴合较好以及长时间不起翘，这类胶带称之为双层锂电池保护膜胶带。万中梁等通过双层PET薄膜和双层胶粘剂层的复合结构使胶带在耐磨坚韧的同时更柔软；通过涂布添加酚醛树脂的高粘改性亚克力胶粘剂使粘性更强，从而达到胶带贴合性更好、不容易起翘，且在130℃烘烤0.5h以上撕下不残胶，可以更好地保护电池。

4. 动力电池胶带