鋰電池電芯卷繞工藝檢測項目具體介紹

鋰離子電池卷繞是檢測一個關鍵的工藝。一般來說，正負極片、隔膜、正負極耳、保護膠帶、終止膠帶等材料固定在各自的放料軸上，設備自動放卷，正負極耳焊接自動校正定位、保護膠帶的涂層、電芯卷繞、下料到輸送帶等動作。最后，電池在卷繞過程中一次性完成，減少了裝配過程中的人為干預，減少了極片過程的損壞，提高了電池的裝配質量。

因此，鋰離子電池繞組過程需要大量的檢測，以保證產品質量，主要包括：

1、尺寸檢測

以假設電池設計為例，具體說明了卷繞電池尺寸檢測的主要內容。

1、1、電池形狀尺寸

如圖1所示，包括高度，包括高度A，寬度I，厚度X，膠帶寬度F和位置G、F、H，極耳位置B、C、D、E等等。這些尺寸可直接測量，與卷繞工藝和設備精度有關。

圖1卷繞電芯外形尺寸圖

1、2、極片的相對位置

當電芯卷繞時，為了防止正極擴散的鋰離子在負極的相應位置接受嵌入晶格，負極必須包裹正極，并有一定的尺寸剩余空間。同時，為了避免短路，隔膜必須包裹負極。因此，如圖2所示，卷繞電池必須確保負極在長度方向上有富余，隔膜包裹負極。極片的相對位置非常關鍵，具體參數包括隔膜的長度M，以及與負極的相對尺寸J、K等等。此外，正負極之間的相對位置L等等。這些尺寸受極片涂布規格的影響、卷繞工藝等影響。

此外，在極片寬度方向上，負極還需要超過正極的一定余量V，隔膜超過負極一定余量W。寬度方向的對齊度直接由繞組工藝的精度決定。當精度高時，余量尺寸可以更小，電池能量密度可以更高。但是，為了降低電池的安全系數，必須確保工藝精度，否則對電池存在巨大的安全風險。卷芯每層極片的對齊度一般會用X射線檢測設備。如圖3所示，當正負極之間的寬度相對尺寸不符合要求時，設備會自動報警，消除不良品。

圖2卷繞電芯片相對位置圖

圖3卷芯對齊度X射線檢測(左)正常和(右)不良圖像

1、3、極片切斷位置和極耳焊接位置

如圖4所示，間隙涂層的極片需要根據電池設計確定相應的極片規格，如間歇尺寸，A、B兩側的錯位設計等。卷繞時，極片切割位置正確，保證極片規格正常，形成正確的卷芯。因此，在卷繞電芯時，還需要檢測極片規格是否正常，如正極參數N、O、P，負極參數N’、O’、P等等。極耳焊接位置是否正確，如R、S、T等。

圖4極片規格及極耳焊接位置

1、4、膠帶位置

如圖5所示，膠帶粘貼主要包括涂層邊緣膠帶、極耳保護膠帶等。在確定卷繞過程時，這些參數也需要逐一確定。

圖5貼膠帶位置示意圖

2、卷芯質量檢測

一般來說，極片在加工過程中，對于單面涂層、漏箔等缺陷極片會被標記出來，單極片在卷曲時會被卷出來。但仍有缺陷極片經常出現在卷芯中，對卷芯進行質量檢測，消除不合格品，可以進一步保證質量。質量檢測異常的主要原因是極片加工過程中產生的不良產品，如涂層表面密度不符合要求、單面涂層、極片有膠帶等缺陷。

3、極片切斷毛刺檢測

至于毛刺的控制標準，一般毛刺尺寸小于隔膜厚度的一半，但有些廠家的控制要求更嚴格，毛刺不超過涂層。極片切割刀長期使用會磨損，影響切割效果，因此切割刀需要壽命管理，定期檢測切割質量，避免毛刺。一般切割毛刺的觀察過程如圖6所示：切割極片，繞過圓筒樣品，觀察光學顯微鏡下的切割面，檢測是否有毛刺。

圖6極切斷毛刺觀察

4、卷芯絕緣耐電壓試驗

卷繞后，裸芯需要進行熱壓處理，整形極片和隔膜，使其接觸更緊密，降低鋰離子的傳輸阻力。在熱壓地面的同時，裸芯經常進行絕緣耐電壓測試，主要判斷電芯內是否有異物顆粒導致短路。金屬異物主要來自極片切割毛刺、極耳焊接碎屑等。

絕緣耐電壓試驗一般采用安全規范儀器，試驗時，儀器給電池加電壓，電壓持續一段時間，然后檢泄漏電流是否保持在規定范圍內，判斷電池正負極是否短路。

5、極耳焊接試驗

極耳的焊接效果直接影響電池的性能。極耳焊接不良分為虛焊或過焊。虛焊和過焊都會增加電池的內阻，甚至無法充放電，導致電池出現嚴重的質量問題?，F有技術檢測極耳焊接質量的一般方法有：電阻試驗法、拉力試驗方法等。其中，電阻試驗方法測量焊接點的電阻，但靜態內阻只要有一點實際焊接就可以通過，缺點是不能保證焊接力滿足要求；拉力試驗方法中的拉力試驗是破壞性試驗，樣品應報廢，拉伸試驗機只能用于抽樣檢驗。

6、卷芯內其他缺陷檢測

卷芯內部缺陷還包括極片變形、斷裂等。