锂电池卷绕指南

在之前的文章中，我们已经初步探讨了锂电池制造的核心设备—卷绕机的基础结构和功能，以及卷针形状和卷绕参数如何影响卷芯质量。本文将继续深入探讨卷绕过程中的关键点和需要注意的事项。

锂离子电池的制造流程主要分为电极制造、装配和电芯检测三大阶段，其中，卷绕工序因其高度集成性而成为整个制造过程的枢纽。卷绕工序完成后形成的卷芯，常被称为裸电芯。在这一过程中，正极片、负极片和隔离膜通过卷绕机的卷针机构被紧密地卷制在一起，隔离膜确保正负极片之间的隔离，防止短路。卷绕完成后，需用收尾胶纸固定卷芯，以防其散开，之后便可进入下一工序。此环节的关键在于确保正负极之间不发生物理接触，且负极片能在横纵两个方向上完全包裹正极片。

实验数据表明，卷芯的质量对最终锂电池的电化学性能和安全性能具有至关重要的影响。为此，我们总结了锂电池卷绕过程中的关键点和注意事项，并汇编成《锂电池卷绕指南》，旨在通过规避不当操作，制造出高质量的锂电池。

为了更好地观察和识别卷芯的缺陷，我们采取了一种直观的方法：将卷芯浸入AB胶环氧树脂中固化，之后切割并抛光其截面，最后置于显微镜或扫描电镜下观察。这样，我们便能够清晰地获取到卷芯内部的缺陷图谱。

通过观察这些缺陷图谱，我们可以发现多种类型的卷芯缺陷。例如，(a)图展示了一个合格的卷芯，其内部无明显缺陷。相对而言，(b)图则明显显示出极片发生了扭曲变形，这可能与卷绕张力过大有关，此类缺陷会导致电池性能下降。(c)图揭示了电极和隔膜间存在异物的问题，这可能会引发严重的自放电甚至安全问题，但通常可以通过Hi-pot测试检测出来。(d)和(e)图则分别展示了电极的阴阳面缺陷和内部混入的粉尘，这些都会对电池性能产生不良影响。

除了上述的缺陷类型外，卷芯还可能存在其他工艺缺陷，如极片覆盖不良和极片变形。极片覆盖不良指的是局部区域的负极片未能完全包裹住正极片，这可能导致电池变形和析锂，从而产生安全隐患。

极片变形则是另一个值得关注的问题。当极片受到挤压而变形时，可能会引发内部短路，进而带来严重的安全问题。事实上，2017年轰动一时的三星Note 7手机爆炸事件，正是由于电池内部负极片受到挤压导致内短路所引发的。这一事件给三星电子带来了巨大的经济损失。

此外，金属异物也是锂离子电池性能的一大杀手。这些金属异物可能来源于浆料、设备或环境，较大的金属异物可能直接导致物理短路。而混入正极后的金属异物，在被氧化并沉积在负极表面后，也可能刺穿隔膜，最终导致电池内短路，带来严重的安全隐患。