摘要：
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低、输出功率大、绿环保等突出优点。它们在生活中得到了广泛的应用。目前，我国在锂离子电池的性能要求越来越高。围绕高性能装备用锂离子电池的技术创新和应用，对现有锂离子电池的核心技术正极材料和制造工艺路线进行创新、开发和推广。 关键词：锂离子电池；制备技术；影响
引言：
锂离子电池的制造技术非常严格。在制造过程中，制造工艺也会相应地进行调整和改进。例如，在锂离子电池电极的制造中，为了防止锂在没有碳材料的电极的铜部分沉淀，有必要对电极进行改进。当然，技术的选择是由各种综合因素决定的。这要求技术部门清楚地了解制造过程和每个零件的技术要点。 1.1锂离子电池的结构
锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液和外壳五部分组成。由于生产工艺和外包装的不同，锂离子电池可以呈现多种外观形式，包括圆柱形、方形和柔性包装；根据蓄电池绕组铁芯结构的不同，可分为绕组式和叠片式。根据用户不同工况的要求，圆柱形电池选用单极耳或多极耳圆柱形绕线电池；方形电池和软包装电池可选择使用方形绕线电池或叠层结构电池进行电池组装。 1.2锂离子电池主要生产工序
锂离子电池的生产工艺很多，工艺复杂。如果其中一个出现故障，锂离子电池的性能就会随之降低。因此，必须要控制好每一环节，才能保障产品的质量。根据生产的时间顺序，锂离子电池的制备可分为三个部分：电极制备、电池组装和液体注入（见图1）。以圆柱形电池和软包装电池为例，介绍了其主要生产工艺。
图1锂离子电池制备工序
二 锂离子电池概述
（1）锂离子电池发展史
锂离子电池已成为最常见的二次储能元件。以往的锂电池是将单体锂制成负极，二氧化锰或亚硫酰氯制成正极。锂作为原子半径最小的金属，具有电极电位低、密度低的优点。此电池是一个主电池，无需充电即可使用。它已用于手表和计算器等简单电子设备的按钮电池，但不能二次充电。这是因为充电时，外加电压向负极提供电子，锂离子与电子结合沉淀。此时，树枝晶生成，当晶体连接正极和负极时，它们将短路。除此之外，锂、钠等碱金属可以与层状化合物发生可逆插层反应，生成插层化合物。研究人员将这些插层化合物应用于电化学领域。1972年，电化学插层的概念在锂电池中取得了革命性的进展，一种新的二次锂电池系统逐渐被提出。后来，科学家们发现了一种可以嵌入锂-石墨的材料。对于亚纳米层间距的石墨，在石墨层里面有钠锂离子的嵌入，从而形成lixc6的层间物质发生反应，因而，避免了树枝晶引起短路的重大安全问题。所以，锂离子二次电池登上舞台，展现其魅力。
（2）锂离子电池工作原理
锂电池一般由正负极材料、多孔隔膜、流体收集器、电解液和各种外协包装组成。其工作原理是锂离子在正负材料之间来回镶嵌和去镶嵌，伴随着氧化还原反应，导致外部电路中的电子流动。其中，阴极主要使用锂和过渡金属氧化物，为电池提供锂离子源。负极材料有很多种，主要包括碳、硅、金属及其氧化物以及它们的复合材料。目前，钛酸锂和石墨是主要运用在商业化上。大多数正负极材料都是粉末材料，需要集电器作为负载将其粘合和固定，然后将其用作电极。隔膜通常是一种绝缘多孔聚合物膜，用于分离正负电极以避免短路，并使锂离子自由通过。
三 锂离子电池的失效表现
某些特定原因导致的电池性能衰减或使用性能异常都是会造成锂离子电池的失效。锂离子电池的失效可以分为两类，即性能失效和安全失效。性能失效是指电池性能不能满足使用要求及相关的指标，主要体现在容量衰减或跳水、循环寿命短、倍率性能差、一致性差、易自放电和高低温性能衰减等。安全性失效是指锂电池由于使用不当或者滥用，具有一定安全风险的故障，比如：热失控、胀气、漏液、析锂、短路和膨胀形变等。
3.1容量衰减
容量衰减分为可逆和不可逆两种。可逆容量衰减可以通过改善电池使用环境等措施进行恢复，不可逆容量衰减则不能通过措施改进恢复损失的容量。电池容量衰减的本质原因在于材料本身的失效，同时与电池制造工艺，电池使用方式环境等因素密切相关。比如正极材料的材料结构或者微结构发生变化导致的电接触失效，石墨类负极材料表面的固态电解质界面相过度生长引发的电池体系中锂含量降低，电解液的化学分解引起可迁移的锂离子降低等，正负极中的集流体腐蚀导致的导电性差，电池制造工艺比如极片涂布、滚压和卷绕等过程引发的缺陷与电池容量及倍率性能表现密切相关等等。
3.2产气
电解液分解形成稳定膜所发生的产气为正常现象，但在高温、过充电情况下，电解液容易分解释放气体或正极材料释氧等现象，造成软包电池的鼓包现象，从而有可能触发起火、爆炸等安全风险。产气与电解液的水含量、活性物质杂质、电池充放电制度和环境温度都密切相关，比如高温条件下会加速电解液的分解变质而产气，电解液中的水在加电过程中会与锂盐反应产生HF，从而加速铝集流体的腐蚀，产生氢气，造成电池鼓包变形。
热失控热失控大部分情况是由内部短路引发的热量堆积，由于电池本身的导热性较差，热量
进一步集聚并引发连锁化学反应造成极大热量，温升加速且难以控制，甚至起火爆炸。诱发锂离子电池热失控的因素可以分为滥用热失控和自引发热失控。滥用热失控可以分为机械滥用（挤压、穿刺和撞击等）、电滥用（过充电、过放电和外短路等）和热滥用（过高或低温等）。自引发热失控主要是指由于内部的瑕疵和缺陷造成的，事先没有明显的电、热、力等外部特征，具有很强的随机性和不确定性。
3.3析锂
锂离子电池失效的原因是析锂。析锂会造成可逆锂离子减少，从而使得电池容量降低、寿命减少，严重时还会形成锂枝晶穿透隔膜、形成短路，造成安全风险。实验证明，析锂与温度和充电电流有正相关性，温度越低越容易析锂，充电电流越大越容易析锂。当充电时电流较大时，锂离子向负极传输的速度超过了负极材料嵌入锂离子的速度，由于石墨嵌锂电位和锂的还原电位比较接近，从而使锂离子以金属锂的形式在负极表面沉积，造成析锂。除此之外，隔膜、负极材料的瑕疵或缺陷以及界面接触问题引发的极化过程导致电位下降，达到锂还原电位时，也会造成锂在负极表面的沉积。从上面的分析可以看出，锂电池的失效原因并不总能与失效现象一一对应。同一种失效表现有可能是由多种原因导致的，而同一种失效原
因也可能导致多种失效行为。比如：容量衰减的失效机理就有材料结构变化、微结构破坏、材料间接触失效、电解液失效或分解、导电添加剂失效等多种因素，这也给锂离子电池的寿命预测和可靠性评估工作带来了较大难度。
四锂离子电池组应用中存在的主要问题
4.1安全性
在锂电池使用的过程中，它的安全性会受到人们的更加重视。锂电池的电极材料更具活性，电极间的充电反应速度加快，这也是锂电池性能优于镍氢、镍镉等电池的原因。然而，它的可控性将降低，事故风险将增加。由于锂电池组的输出的电流和电压比较大，因此，锂电池组在使用的过程中，会出现一些故障导致严重后果。所以，锂电池组的安全工作必须到位，保护电池内部的电路都是必不可少的。但是，一些锂电池组不能配备锂电池保护板。比如，对于应用于电池组的启动电源，当电池组启动电源时，电池的内部电流将过大。在电池工作的状态下，电流若在保护的过程中，它的内部电路将停止工作状态，有关的设备也是要停止工作。最好启动电源。锂电池组损坏超过保护电流。因此，需要提高锂电池组的安全性。
4.2快速充电放电
目前，锂离子电池在充电和放电的过程过程中仍然是一个大难题。在电池方面，正极材料、电解液、负极材料匹配系统、电极工艺、电池结构设计等因素都会影响锂离子电池的倍率性能。根据嵌入反应机理，锂离子在正极活性材料（橄榄石结构一维离子通道、层状结构二维通道和尖晶石结构三维通道）和负极活性材料（层状结构）中的扩散系数比水性二次电池的速率常数低几个数量级。锂电池在高速充电时，正极活性物质晶格极易损坏，负极石墨层也可能严重损坏，加速电池容量衰减，降低循环寿命。由于在高倍率下快速充放电，锂电池的循环寿命将大大缩短。
电池组的快速充电和放电非常复杂。在充电过程中，单体电池的不同，它的电流和电压都是不一样的，因此，电池是与充电的电压和电流存在着密切的联系。在电池充电的过程中，电池的放电容量与放电时间之间不是线性关系，但随着放电时间的增加，电池容量迅速下降。因此，将电池组快速充电至最大容量无法满足人们所认为的实际电池容量要求。锂电池长期高倍率充放电会破坏正负活性物质的结构，导致锂从负极析出。特别是锂电池的快速充电会影响电池的性能以及寿命，还有可能会带来安全隐患的问题。
4.3热管理
锂离子电池在使用过程中会产生热量，从而提高电池的温度。电池组中的电池在不同位置的散热能力不同，导致电池组中的温度分布不均匀以及电池的性能也不一样。电池充放电过程中产生的热量主要来自这四个方面：电池反应热、电池反应极化产生的热量、电池副反应（如电解液分解、界面反应等）产生的热量、电阻产生的焦耳热。有关实验数据表明，在高温的条件下，电池在1C充电45分钟后，电池内部的温升超过10度，有时还会高达15度。全电池实验表明，在绝热条件下，当电池被外界加热到50度时，电池内部会发生副反应，电池的温度会逐渐升高。虽然上升缓慢，但最终结果是电池燃烧失败。
四结语
总之，在锂离子电池的制造过程中，技术部门需要在把握全过程的基础上进行技术探索和创新，从产业发展和技术发展两个方面捕捉新的技术点，并积极应用于实际生产过程中，确保产品的技术指标和质量标准。
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