锂离子电池生产 锂离子电池制造成本分析及未来技术发展( 三 )
为了克服传统空空气对流干燥方法干燥速度慢的问题，其他热源可以显著提高干燥效率
涂覆和干燥是电极制造的关键工序。无溶剂制造已经成为跳过干燥过程和避免使用有机溶剂的有效方法。无溶剂制造的另一个优点是可以制造更厚的电极。尽管大多数无溶剂制造方法都面临着均匀性和规模化的问题，但它们将带来巨大的成本节约和高效率。
3.旋转
轧制是一种工艺过程，它决定了电极的物理性能，增加了电极和集流体之间的结合强度。这种工艺制造成本低，是一种成熟的技术。新的轧制工艺研究较少，但轧制工艺参数及其对电池性能的影响不容忽视。
4.切割
剥离是卷对卷操作的过程，占总成本的3.09%，生产效率高。但是，毛刺和浮渣等边缘缺陷可能会穿透隔膜并导致短路。
激光切割是一种广泛应用的高柔性成形技术。激光切割可以使边缘干净，变形小，切割宽度和效率可以通过激光功率和扫描速度来控制。红外光纤激光器在阴极和阳极上的切割速度可达30 m/min，功率仅为54 W。绿色激光可以将间隙宽度限制在20μm以下，从而降低短路的可能性。但除了边缘质量外，电极表面激光切割产生的金属飞溅可能会造成电流密度不均匀，导致锂枝晶生长，这也是内部短路的根源。
5.真的空干
True 空干燥是必不可少的过程，需要大量的精力和时间。残留的水分与电解液的锂盐LiPF6反应生成氟化氢气体，会破坏活性粒子，造成安全隐患，而这些副反应也会导致电化学性能的下降。
6.焊接
焊接占总制造成本的7.34%，消耗总能量的2%左右。先进的焊接技术高度自动化。然而，潜在的焊接故障可能导致严重的安全问题，例如焊接不良导致电阻增加，导致电池，特别是汽车动力电池的工作温度更高，这可能导致连接电阻和温度的变化，热膨胀甚至热疲劳，并损坏接线片的焊接接头。电动汽车通常以大电流充电。高电阻不仅会造成能量损失，还会产生大量热量，导致电池退化甚至热失控。
激光焊接的接触电阻最低，抗拉强度最高。然而，当连接不同的和高反射材料时，激光焊接的应用受到限制。特斯拉最近发布了一款采用tabless技术的新型4680电池，其中电极的未涂覆集电器边缘充当“拉环”，并连接到专门设计的多触点外壳底部。增加的接触面积可以显著降低电池电阻和充电/放电电流产生的热量。节省电极片和更大的电池尺寸也导致能量密度增加16%。
由于整个制造过程成本低、能耗低，目前对电池焊接技术的研究主要集中在评估现有的焊接方法上，而不是开发新的焊接方法。
7.形成和老化
在形成和老化过程中，电解液分解，在石墨阳极表面形成SEI层。如果形成电流或温度过高，多孔疏松的SEI层不会阻止电解液与阳极表面接触，电解液会不断分解，消耗电解液和阳极中有限的锂，导致容量下降。一个致密稳定的SEI层通常需要多次低倍率充放电循环才能形成，缓慢的形成过程会大大增加投资成本，消耗更多的劳动力和空资源。成型和老化过程占总制造成本的32%，可能需要长达3周的时间才能完成。电池行业渴望在不降低电池性能的情况下加快成型过程。
减少形成时间最直接的方法是提高形成速率。然而，大电流的形成可能会导致锂因极化而沉淀在石墨表面，造成安全隐患。
形成方法的优化
为了节省成本，减小地层电压窗口和增加地层电流可能是可行的。Lee等人提出将截止电压从4.2 V降低到3.7 V，可以将LCO/石墨电池的形成时间缩短一半。通过比较不同截止电压下电池的循环性能，发现SEI的形成大多在3.7 V之前完成..电化学性能表明，快速成型电池的循环稳定性和库仑效率与对照组无显著差异。相反，Wood等发现SEI层的主要形成发生在高电荷态范围，高SOC下形成的SEI更加致密稳定。因此，如图3所示，在3.9至4.2 V之间重复高SOC充电和放电可以以更短的形成时间实现稳定的SEI，而不影响电化学性能。
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