电池是如何制造的？

近年来，电池尤其是锂离子电池的需求开始超过供应。它们的全球供应正在成为一种战略资产，决定着越来越多的经济部门的竞争力和发展，例如电动工具制造或能源存储系统。锂离子电池的制造过程很复杂，取决于一系列因素，其中最重要的是生产所用原材料的质量、可持续发展目标以及提高产能的可能性。

电池的结构和工作原理
电池通过电池内部发生的化学反应产生电能。进行该反应的关键是电子的运动。电子是带负电的粒子，在移动时发电。通过使用两种不同的金属作为导体，可以实现这种流动。将金属连接在一起会引发金属之间的电子运动，这是由电子被称为阴极和阳极的金属拉动引起的。电子总是会被阴极拉得更强。电池内部的金属通过一种能够传导电子的物质（称为电解质）互连。

电动汽车使用由互连电池组成的电池。所使用的电力系统彼此之间的不同主要在于其使用寿命、化学成分和重量。电动汽车电池市场正在发生动态变化。目前，锂离子电池是最流行的类型之一。他们的生产非常复杂，每个阶段都需要一流的质量。最流行的锂离子电池是那些基于镍、钴或锰等金属的电池。电动汽车最常选择的锂离子电池类型包括锂镍钴锰（NMC）电池。锂锰（LMO）、锂铁磷酸盐（LFP）和锂镍钴铝（NCA）电池的关注度要低得多。

电池是如何制造的？
锂离子电池和其他电池的制造具有复杂性和高度自动化的特点。电池的生产取决于其类型，但主要阶段和过程是相似的。简单来说，整个制造过程可以分为三个主要“块”：

1. 电极制作
无论生产的电池的格式和形状如何，第一步都是制造电极。在此阶段，重要的是避免不同材料之间的交叉污染，因此实际上有一条单独的生产线用于生产阴极，一条单独的生产线用于生产阳极。阳极由覆盖石墨的铜箔制成，而阴极由涂有选定金属的铝箔制成。最重要的生产阶段包括：

混合：包括生产所谓的悬浮液，悬浮液是粉末（活性物质）与溶剂以及充当粘合剂的其他化学物质的混合物。

涂层和干燥：将准备好的悬浮液泵入涂层区域，然后将其涂在金属箔上。然后将箔片送到干燥炉，溶剂蒸发，活性物质附着在箔片上。

压延：对涂层卷进行精加工的过程。它们在两个加热元件之间移动，通过将辊压在箔上来对材料进行适当的压缩，从而保持稳定的厚度和密度以及更好的粘附力。

切割：金属箔穿过刀具系统，将其切割成许多较小的碎片，其尺寸适合要生产的电极。

2. 电池组装
电池的组装需要干燥的环境，以防止形成湿气，湿气会导致电极退化和效率显着下降。在此阶段，电极被切割并放入套管中。电池组装包括以下步骤：

切割——在切割过程中产生矩形电极。切割通过机械或激光进行。

排列——在电池外壳中，电极交替排列：阳极、隔膜、阴极。最流行的方式就是备货。

组装——适当排列的电极通过焊接连接并固定到主夹具上。将如此生产的带有电极的电池放置在包装材料中并密封，留下开放边缘以填充电解质。

3、成型及质量控制
然后组装好的电池会经历调节阶段。这通常是生产的关键时刻，因为电池首次充电并经过一系列测试以证明其质量和效率。形成电池的最后阶段包括预充电、脱气和高温老化。当最后一个阶段完成后，该设备就可以在不同的应用中使用。

电动汽车由锂离子电池提供动力。它们是最受欢迎的电池类型之一，主要是因为与其他电池类型相比，它们一次充电可以行驶更多里程。它们的制造过程与最常见的锂电池非常相似。电动汽车电池的一个特征是它们由多个锂离子电池串联而成，这些锂离子电池构成所谓的模块。电池的每个模块包含几个到十多个串联的电池芯。然后将模块焊接在一起形成电池组，并进行质量控制。

电池生产原材料
最流行的储能系统包括锂离子电池。这些电池的生产非常复杂，并且每个阶段都需要一流的质量。一个重要的问题是选择合适的生产原材料，使成品电池能够充分满足市场需求和消费者的要求。

金属
电池生产最重要的原材料包括金属，主要是锂、镉、镍、铁、锌和锰。后者是用于生产锂离子电池的最流行的材料。用于电池生产的其他元素是镁和铝（作为电极），因为它们具有高标准电位和电化学当量。另一个好处是其相对较低的价格和较高的可用性。这使它们成为流行的锌电极的理想替代品。另一种用于电池的金属是银，它可以生产具有高能量密度的安全电池。此外，例如，与镉相比，使用银可以实现更高的电池电压。

金属氧化物
电池中的电极（阴极和阳极）不仅由金属制成。还使用金属氧化物，例如氧化锰(IV)或氧化锌。锂离子电池中的活性材料通常是锂，最常见的是与钴、锰、镍、钒或铁等金属结合的氧化物形式。

电解质
电解质是锂离子电池的关键成分，可实现电极之间电子的自由流动。电解质主要是水溶液或有机物质溶液，其通过溶解一种或多种盐（例如氯化铵、氯化锌或高氯酸镁）而产生。在碱性电池中，使用氢氧化钾作为电解质。碳酸亚乙烯酯也常被选择用于生产锂离子电池的电解质。这对于动态增长的电池和蓄电池行业尤为重要。PCC 集团的广泛产品系列中提供高纯度碳酸亚乙烯酯（至少 99.99%），是各行业化学品和原材料的领先制造商和供应商之一。

石墨
石墨或碳粉是电极生产的关键原材料。一些电池的结构包括石墨棒，可以“收集”从电路流入的电子并将其分布在阴极上。此外，石墨的结构有利于电化学反应过程中产生的气体的提取。

塑料
聚乙烯或聚丙烯等塑料是用于生产电池隔膜的优良材料。它们将阴极与阳极分开。塑料还用于制造电池涂层和外壳。