最近，德國布倫瑞克工業大學的Arno Kwade和Wolfgang Haselrieder等人在Nature Energy上發表總數文章，題為“Current status and challenges for automotive battery production technologies”，文章鏈接https://www.nature.com/articles/s41560-018-0130-3。汽車鋰離子電池（LIB）電池和電池組的生產技術在過去五年中有了顯著的改進。然而，由於大量連續的工藝步驟以及材料特性，電極組成和電池設計對工藝的重大影響，材料，電池設計和工藝從實驗室規模向生產規模的發展仍然是一個挑戰。這需要深入瞭解各個生產過程及其相互作用，以及對過程參數選擇和原型電池生產的中試規模調查。此外，新興工藝概念必須在實驗室和中試階段開發，以降低生產成本並提高電池性能。在這裡，我們為汽車LIB提供最先進的生產技術的介紹性總結。然後我們討論過程，質量和性能之間的關鍵關係，以及探索材料和工藝對規模和成本的影響。最後，介紹旨在克服主要挑戰的未來發展和創新。
LIB的重要設計目標包括：高能量和高能量密度高，循環穩定性高，安全性好，成本低。 什麼時候為電動車設計電極和電池，確保兩者至關重要最大能量密度和快速充電能力。 然而，還有其他決定性因素，包括電池壽命（> 8年），溫度範圍（寬）和安全性。 相比之下，電池對於非EV應用，特別是工業固定式電池 - 需要提供非常高的循環穩定性，並且在某些情況下，高功率密度。 而且，工業電池存儲解決方案在可擴展性方面應該靈活，而EV電池組是不變的，並且被優化以減少空間和重量。 從而，由於不同的要求，EV和非EV電池模塊並且包裝在設計和電池配置上都有所不同。
綜述表明，深入瞭解若干因素對於高效生產至關重要。 材料，設計和生產參數都會影響組件的物理性能性質（例如，電極的微觀結構）公制質量（例如，電極對準精度）。這些因素必須考慮在各個層面 - 從電極，通過電池，到整個電池組 - 控制最終電化學產品性能。 我們也展示了這些知識這些因素的特點是理解這些關係在過程與結構之間以及在結構與性能之間，從而縮短產品開發週期，提高產量在生產中，更高質量的電池和整體成本更低。
相當多的研究和開發工作著重於降低乾燥成本，並探索溼式分散和乾燥的替代方案。一種方法是使用連續擠出機或強力間歇式混合機配製在乾燥批次或者乾燥後的固體含量高的電極懸浮液連續預混。這有可能減少乾燥時間半。替代方法，如IR，微波或激光乾燥也可以應用。 IR乾燥部分已經建立在中試規模和第一條工業塗裝線快速加熱初始乾燥期間的塗層物質和用於在塗層固定後在最終乾燥區中去除毛細管和表面水的塗層，特別是用於乾燥高能量電極的厚塗層。這種乾燥技術的缺點是不均勻的溫度剖面，所以IR通常與對流結合乾燥以形成混合乾燥系統。微波混合乾燥（同時發熱和電磁能）NMP處於更加探索階段的水基電極塗層可提供微觀結構損壞較少的電極。集成可以實現進一步的改進在單一工藝步驟中進行塗層，乾燥和壓延。一高效的方法是使用一個擠壓工藝。
大規模部署汽車電池技術的目標涉及廣泛的用例（例如EV，PHEV）。這導致了各種高度特定的設計，材料組成和生產方法。 如本評論所示，方法如干法塗布，硅碳複合材料的應用等高吞吐量堆疊提供了有希望的方式來改善當前租用電極和電池生產工藝。 直到顯著優越的概念變得明顯，研究人員必須繼續考慮各種各樣的方法。 決定性的挑戰在於理解和控制複雜的相互作用化學配方，工藝和產品特性。 應付複雜性，研究必須在實驗室規模進行篩選新的化學配方，在試點規模開發更多的生產力製造過程和工業規模來建立足夠穩健的過程。
Abstract: Production technology for automotive lithium-ion battery (LIB) cells and packs has improved considerably in the past five years. However, the transfer of developments in materials, cell design and processes from lab scale to production scale remains a challenge due to the large number of consecutive process steps and the significant impact of material properties, electrode compositions and cell designs on processes. This requires an in-depth understanding of the individual production processes and their interactions, and pilot-scale investigations into process parameter selection and prototype cell production. Furthermore, emerging process concepts must be developed at lab and pilot scale that reduce production costs and improve cell performance. Here, we present an introductory summary of the state-of-the-art production technologies for automotive LIBs. We then discuss the key relationships between process, quality and performance, as well as explore the impact of materials and processes on scale and cost. Finally, future developments and innovations that aim to overcome the main challenges are presented.
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