十年前，个人电动汽车 (EV) 市场可以说是不存在的。如今，交通运输行业的格局大不相同，面临着由电力驱动的未来。根据国际能源署最近的一份报告，2020 年在欧洲注册的电动汽车总数为 140 万辆，占汽车总销量的 10%。

中国和美国的这一数字分别为 6% 和 2%。工业的大幅增长和购买电动汽车的人数增加可以归因于几个因素。这些因素包括可以支持替代能源技术的政府政策，以及新型电动汽车车型的续航里程和功率的增加。

锂离子 (Li-ion) 电池 正在推动电动汽车革命。这种电化学电池是电池的动力源，由阳极和阴极材料组成，这些材料由电解质支撑，电解质通常含有六氟磷酸锂 (LiPF ₆ ) 和有机碳酸酯溶剂混合物、带电电极和隔膜。

这种隔膜允许锂离子在电池充电和放电过程中在阳极和阴极之间迁移。过去 20 年，工程技术不断进步，提高了电池的能量密度，确保更小的容器可以容纳更多的能量。

这些设计改进与精密批量制造的自动化技术相结合，使得锂离子电池的价格在过去十年中下降了 89% ^。2

尽管用于小型消费电子产品的锂离子电池的制造工艺已经很成熟，但电动汽车锂离子电池的生产对制造商提出了新的要求^。3

亚琛工业大学电动汽车零部件生产工程主任马克·洛克指出，尽管设备和工作流程相似，但“与小型设备相比，汽车电池确实需要更高质量的电池和控制装置”。

数百个单独的电池单元通过电线连接在一起，组成一个电动汽车锂离子电池组。精确度至关重要，单个电池单元中的一个缺陷就有可能降低性能并导致内部短路，从而导致电池易燃电解质着火。

化学工程师、阿贡国家实验室电池分析、建模和原型 (CAMP) 设施组长 Andrew Jansen 评论道： “电池内部短路是电池工程师夜不能寐的原因。在很小的空间里蕴藏着巨大的能量。”

电池制造过程需要满足严格的精度阈值，并结合与高通量自动化生产线兼容的质量控制分析，以确保电动汽车的锂离子电池满足安全性和性能要求。  质量控制 生产过程中的测试是成功的关键，需要花几天的时间才能让电池处于可工作状态以进行这些性能测试。

制造锂离子电池需要三个阶段，每个阶段都包含几个单独的步骤。这些制造步骤几乎没有出错的余地。例如，电极膜厚度的标准公差可能小至± ^2μm。3

为了达到如此狭窄的门槛，电动汽车锂离子电池生产线基本实现了自动化。为了评估质量和实现精度，这些自动化系统在生产线上安装了一套分析仪器，并在生产后进行了测量。

Sartorius 工业应用经理 Junkichi Azuma 表示，除了提供足够的精度外，此类生产线上使用的工具还必须足够坚固且反应灵敏，以适应生产线的快速运行。这些系统与制造过程本身一样，都是完全自动化的，因此能够对制造阶段进行响应控制或识别质量缺陷。

只有在电池单元完全组装后才能进行性能检查，例如监测稳定的电压输出。

准备电极

准备每个电极（称为阳极和阴极）是生产锂离子电池的第一阶段。

阳极和阴极组件的浆料采用单独混合的方式。通常，阳极浆料包含聚合物粘合剂、其他添加剂和作为溶剂的纯净水，以及作为阳极材料的石墨。

用于电动汽车锂离子电池的阴极浆料通常含有由钴、镍和锰 (NMC) 组成的层状氧化物材料。

使用N-甲基吡咯烷酮 (NMP) 溶剂将 NMC 氧化物与粘合剂和添加剂分散。

使用一条生产线，将长片铜箔和铝箔送入其中。电极浆料以薄膜形式沉积在箔片上。对于阳极和阴极，导电铜箔和铝箔分别用作集电器^。3

涂层步骤后，使用加热梯度对薄膜进行干燥，以尽量减少薄膜开裂、剥落和其他变形^。3、4

在压延工序中，薄片会通过重型滚筒。为了使活性电极达到最佳孔隙率，此步骤会压缩干燥后的薄膜。

随后，纸张被转移到真空干燥室，干燥数小时以去除残留水分。在这一过程中，生产线速度通常可达 50 米/分钟^。3

质量控制：光学检测

电极质量控制的主要方法是 目视检查。

鉴于电极组装的速度，人工检查是不可行的。

Locke 评论道： “最常见的做法是使用摄像系统和线路检测设备进行目视检查”。

例如，光学相机可以检查电极膜以确定是否存在任何宏观缺陷，例如膜边缘的裂纹和不规则几何形状。

Locke 表示，此类光学工具配备有可以标记这些缺陷的算法的计算机。此外，X 射线成像可以监测电池组装过程中阳极和阴极膜是否精确对齐。