在鋰離子電池的規(guī)模化制造中，電芯后段處理是將電極組件轉(zhuǎn)化為合格成品的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接決定電池的能量密度、循環(huán)壽命與安全性能。其中，除氣工藝作為后段處理的核心工序，專(zhuān)門(mén)針對(duì)電芯在化成過(guò)程中產(chǎn)生的反應(yīng)氣體進(jìn)行精準(zhǔn)移除與密封處理，是解決氣體殘留導(dǎo)致的容量衰減、內(nèi)阻升高及密封失效等問(wèn)題的核心技術(shù)手段。下文美能鋰電將深入解析除氣工藝的原理、流程及不同電芯類(lèi)型的除氣技術(shù)差異。

鋰電池除氣工藝的目的

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鋰電除氣工藝示意圖

除氣工藝是鋰電池生產(chǎn)流程中后段處理階段的關(guān)鍵工序，在上篇文章介紹到的化成工序中，電池經(jīng)歷首次充放電，電解液與電極材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成多種氣體。這些氣體若殘留在電芯內(nèi)部，會(huì)引發(fā)一系列問(wèn)題：占據(jù)電池內(nèi)部空間，降低活性物質(zhì)利用率，導(dǎo)致容量衰減；增加電芯內(nèi)阻，使充放電效率下降；氣體膨脹還可能破壞密封結(jié)構(gòu)，引發(fā)電解液泄漏。因此，需要通過(guò)除氣工藝精準(zhǔn)移除這些殘留氣體并重新密封電芯。

除氣工藝的原理與流程

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鋰電池的除氣工序流程

除氣工藝的核心原理是通過(guò)物理手段（真空抽?。┮瞥娦緝?nèi)部氣體，并通過(guò)密封技術(shù)防止氣體再次進(jìn)入，同時(shí)避免電解液泄漏。工藝流程可分為三個(gè)關(guān)鍵階段：

1.氣體收集階段

在化成工藝中，電芯會(huì)預(yù)留特定空間用于氣體聚集。軟包電池通過(guò)設(shè)計(jì)“氣袋”收集氣體，該區(qū)域與電芯主體通過(guò)密封邊分隔，成為氣體暫存的“緩沖區(qū)”；方形電池則通過(guò)臨時(shí)塞子或注液口引導(dǎo)氣體聚集，確保氣體不會(huì)隨意擴(kuò)散至電極活性區(qū)域。

2.真空除氣階段

通過(guò)機(jī)械裝置刺破軟包電池的氣袋或打開(kāi)方形電池的臨時(shí)開(kāi)口，利用真空系統(tǒng)抽取氣體。此過(guò)程需嚴(yán)格控制真空度與抽取時(shí)間：真空度過(guò)低則氣體無(wú)法徹底排出，過(guò)高可能導(dǎo)致電解液因負(fù)壓過(guò)度流失；抽取時(shí)間需根據(jù)電芯容量調(diào)整，大容量電芯可能需要多次抽氣循環(huán)，以應(yīng)對(duì)氣體的持續(xù)釋放。

3.密封與后處理階段

除氣完成后，需立即對(duì)電芯開(kāi)口進(jìn)行密封。軟包電池采用真空環(huán)境下的熱封技術(shù)，將氣袋與電芯主體的連接區(qū)域密封，并折疊密封邊以提升體積能量密度；方形電池則可能在二次注液（補(bǔ)充因除氣流失的電解液）后，通過(guò)激光焊接封閉注液口。此外，排出的氣體需經(jīng)環(huán)保處理（如蓄熱式熱力氧化爐RTO 處理），以滿(mǎn)足安全與環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

不同電芯類(lèi)型的除氣工藝

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鋰離子電池的除氣裝置

1.軟包電池的除氣工藝

軟包電池因采用鋁塑復(fù)合膜封裝，除氣流程具有高度靈活性。核心步驟包括：

氣袋預(yù)處理，形成工藝后靜置一段時(shí)間，使氣體充分聚集至氣袋區(qū)域，避免與電極材料接觸；

精準(zhǔn)刺破，用機(jī)械針頭在氣袋遠(yuǎn)離電芯主體的位置穿刺，減少電解液流失風(fēng)險(xiǎn)

真空抽取，在密閉腔體內(nèi)施加0.07-1 mbar 的真空度，持續(xù)抽取 30-60 秒，確保氣體徹底排出；四是真空密封，在保持負(fù)壓的同時(shí)，通過(guò)熱壓設(shè)備對(duì)穿刺點(diǎn)與氣袋邊緣密封，密封溫度控制在 150-180℃，壓力 5-10 N/mm，確保密封邊寬度不小于 1mm；

折疊密封邊，進(jìn)一步提升體積能量密度。

2.方形電池的除氣工藝

方形電池采用金屬殼體封裝，除氣流程更注重殼體密封性。步驟包括：

移除臨時(shí)塞子，該部件在電芯組裝時(shí)預(yù)留，用于引導(dǎo)氣體聚集；

真空除氣，將電芯置于真空腔體中，通過(guò)注液口抽取氣體，同時(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)部壓力變化，確保氣體排出徹底；

二次注液，根據(jù)電芯容量補(bǔ)充1-3% 的電解液，彌補(bǔ)除氣過(guò)程中的流失；

激光密封，采用波長(zhǎng)1064nm 的光纖激光焊接注液口，焊接深度 0.3-0.5mm，確保殼體完全密封。

3.圓柱形電池的除氣工藝

傳統(tǒng)圓柱形電池（如18650、21700 型號(hào)）因結(jié)構(gòu)緊湊，除氣工藝通常與封裝過(guò)程整合。在形成工藝后，通過(guò)殼體預(yù)密封時(shí)預(yù)留的微縫排出氣體，隨后通過(guò)卷邊技術(shù)完成最終密封。隨著大尺寸圓柱形電池（如4680 型號(hào)）的發(fā)展，除氣工藝正朝著 “分步抽氣+ 集成密封” 方向演進(jìn)，通過(guò)專(zhuān)用設(shè)備實(shí)現(xiàn)氣體定向排出與殼體緊密結(jié)合。

除氣工藝作為鋰電池后段處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其技術(shù)水平直接反映了電池制造的精細(xì)化程度。隨著動(dòng)力電池向高能量密度、長(zhǎng)壽命、高安全方向發(fā)展，美能鋰電將持續(xù)深耕鋰電池工藝創(chuàng)新，以技術(shù)突破推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步，為全球新能源應(yīng)用提供更可靠、更高效的鋰電池產(chǎn)品。

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