電池中的對立面

對立的雙方相伴相生，失去一方則另一方也就沒有了存在的可能。在電池當(dāng)中，也有很多類似于零和游戲的對立雙方，讓我們在顧此失彼的困難抉擇中也不禁贊嘆矛盾的美妙。

能量密度與電芯性能。容量是電池的第一屬性，而能量密度則是幾乎所有電池在設(shè)計時所必須考慮的首要問題。當(dāng)設(shè)計的能量密度提高時，電芯則不得不選擇更薄的隔膜、材料也需要使用在極限壓實和面密度下。一方面，如此極限的設(shè)計會讓電芯的吸液更加困難，從而影響電芯的循環(huán)性能；另一方面更薄的隔膜鋁塑膜、更高能量密度的材料也意味著更差的安全性能。能量密度與電芯性能，可以說是任何一家單位在設(shè)計電池時都不得不遇到的問題；一家單位往往是當(dāng)其能量密度有較大優(yōu)勢時，電芯的循環(huán)安全性能就有可能存在一定隱患；當(dāng)其循環(huán)安全性能做到百分百無誤時，能量密度又往往較低而使產(chǎn)品缺乏很強的競爭力。

文武畢竟是做技術(shù)出身(文武一直認(rèn)為，入行后所從事的工作類型對其未來看待問題的角度有極大的影響；例如之前單位一個BOSS是做電子的出身，那他在遇到問題時永遠(yuǎn)想的都是“這不是電子的問題，是電芯的問題，電芯必須想盡一切辦法提高”，而不可能想著電芯如何難做，即便未來讓他去管理電芯事業(yè)部；之前單位老板業(yè)務(wù)出身，從他眼里永遠(yuǎn)看不到技術(shù)部的進步，市場部拉來訂單就會給提成，而技術(shù)部做出來了新東西他覺得很正常；當(dāng)然文武就個人能力而言無資格批評這兩個BOSS，并且文武也不是在批評，只是為了說明“出身”對人思考問題切入點的影響)，電池這個行業(yè)，沒有技術(shù)絕對不行，做低端的入門門檻太低人人都能做，人人都能做的結(jié)果就是大家互相壓價，最后經(jīng)常是誰寧可賺的最少甚至是誰寧可賠錢誰拿單；但是當(dāng)技術(shù)優(yōu)勢建立起來后，競爭對手少了，也就自然有了定價權(quán)。

一個單位可能囿于目前的市場而“無需”開發(fā)出技術(shù)含量很高的東西，但是技術(shù)部要有預(yù)研發(fā)的心態(tài)，確定自身技術(shù)特點（能量密度型？安全型？倍率型？），緊跟最前沿客戶要求，對產(chǎn)品進行一些事先的預(yù)研，而后將其作為技術(shù)儲備，當(dāng)市場部拉到大客戶樣品單時，可以短時間完成設(shè)計和送樣，從而占據(jù)先機（說著說著似乎天馬行空了）。對未來的電池發(fā)展而言，安全性能更是突出問題，終結(jié)者3中阿諾將其體內(nèi)的氫電池丟在路邊從而引起巨大爆炸的場景讓人難忘。只要是具有能量的東西，則不可能絕對安全；當(dāng)我們手中可拿握之物的能量也在我們一只手所能掌控時，那問題尚且不大；但未來若是人人手中之物都有炸平房屋的能量，那安全隱患就可想而知了。

注液量與加工性能。單對電芯性能而言，提高注液量有益無害；但當(dāng)注液量較多時，電芯的加工性能會明顯下降，注液后真空吸附困難、熱冷壓和夾具baking時電芯壓爆、除氣后軟電芯甚至不封口等問題都會接踵而至。嚴(yán)格上來講，工藝中的注液量一定不可讓電芯在加工時出現(xiàn)由注液量過大而引起的批量異常，否則注液量就有問題需要減少（若減少后帶來的結(jié)果是保液量的下降及循環(huán)NG，那就說明要更換材料了）；當(dāng)然在確認(rèn)注液量有問題之前，從工序角度優(yōu)化也必不可少，例如吸附困難時可不可以加大吸附箱容量從而提高效率、壓爆時可不可以調(diào)低夾板下壓速度從而減少壓爆比例等，當(dāng)工序優(yōu)化已到極限或者已到自身短期無法再進一步優(yōu)化的時候，那就降低注液量吧。當(dāng)魚和熊掌不可兼得時，最高領(lǐng)導(dǎo)拍板說要哪個，那就要哪個好了。

生產(chǎn)效率與產(chǎn)品良率。對生產(chǎn)而言，提高產(chǎn)量或者說提高效率是其骨子里所追尋的目標(biāo)，更高的效率就意味著生產(chǎn)過程中更短的制程周期和更短的用于加工的時間，而后者往往會造成產(chǎn)品性能的降低。說來有趣，生產(chǎn)遇到的很多質(zhì)量問題、都可以通過類似于“降低生產(chǎn)效率、增加加工時間”的方法來改善；例如涂布過程中遇到開裂可通過同時降低溫度和走速來改善、半自動卷繞易變形可以通過卷繞速度先慢后快的變速卷繞來改善、化成時形成SEI膜效果不佳可通過減少充電倍率來改善、夾具baking后電芯發(fā)軟可通過延長baking時間和電芯下夾前延長常溫擱置時間來改善等等。從統(tǒng)計上來講，“時間”在這里往往充當(dāng)著“穩(wěn)定因子”的作用；從感性上來講，如果一個改善既可以在提高良率的同時提高效率，那之前所用的方法又是不是太沒水平了呢？當(dāng)效率與良率產(chǎn)生矛盾時，優(yōu)先保證的一定是良率，但同時也要理解產(chǎn)線為了達到良率所損失的效率，人員的增加、設(shè)備的增補、產(chǎn)量的減少等，只有想人所想，你的改善方案才會被人所接受。

負(fù)極克容量與膨脹。硅基材料是未來負(fù)極材料的一個選擇方向，其超高的嵌鋰容量為最大的優(yōu)勢；但同時充放電過程中膨脹太大也是其未能推廣的一個重要限制。石墨在嵌鋰時，鋰離子嵌入石墨層中間，其狀態(tài)類似于兩層棉被之間放了幾個小玻璃球，形變必然小的同時嵌鋰容量也不會太高。

而鋰與硅反應(yīng)時，鋰直接插入到硅硅原子之間，類似于在滿滿鋪平一地的玻璃球中間再插入更多的玻璃球，雖然可嵌入的鋰更多，但同時占用的體積也必然更大。表面上看似相關(guān)的“插鋰容量高低”與“插鋰后形變大小”，實際上都是由插鋰的機理決定的。

也就是說，當(dāng)一個材料擁有更大的容量時，其充放電形變往往也容易更大，其推廣也就必然受限。當(dāng)然，優(yōu)秀的材料是一定可以研究出來的，材料的膨脹也可以通過包覆或納米處理等的方式來改善，并且也并不存在容量高形變一定大的必然結(jié)果（與其說是“結(jié)果”，倒不如說這是一個趨勢），隨著科技的進步，對新材料的開發(fā)會越來越重要（貌似中國發(fā)動機NG的一個主要原因就是材料不過關(guān)），文武這方面實力受學(xué)歷所困外加當(dāng)時此科選修開卷考試時竟然連書都沒弄到，只能靜待好的結(jié)果啦。

正極能量與安全。之前一位師兄曾對文武說過，材料能量越高也就會越不安全。當(dāng)一個材料能量較高時，也就意味著其在充電后的脫鋰量更大、同時結(jié)構(gòu)變化也更大，因此也就更不穩(wěn)定；例如鈷酸鋰滿充后會有較多的4價鈷存在從而增加了正極的氧化性、作為鈷酸鋰骨架的CoO2-1(鈷酸根？)的結(jié)構(gòu)受到了破壞、從而使正極材料更易分解進而降低了安全性。但當(dāng)一個材料能量較低時，充電后也就失去了較少的鋰，材料本身的結(jié)構(gòu)得以更好的保留，安全性也就會因此提高；磷酸鐵鋰滿充后，作為骨架結(jié)構(gòu)、占整個分子比重很大的磷酸根并沒有被破壞，分子結(jié)構(gòu)沒有被破壞，其安全性自然也就較高。與負(fù)極克發(fā)揮與膨脹看似相關(guān)實則都由材料結(jié)構(gòu)決定一樣，正極克發(fā)揮與安全看似負(fù)相關(guān)實則也都由材料自身結(jié)構(gòu)所決定。

電池的材料、設(shè)計、制程等，共為一個統(tǒng)一的整體，相互之間關(guān)聯(lián)無窮且又都源自于最根本的幾個理論基礎(chǔ)。在電芯的設(shè)計中，難免會有顧此失彼的時候，讓矛盾中的雙方同時達到最佳點是絕對不可能的，找到其最佳的平衡點或選擇自己更為關(guān)注的方向作為優(yōu)先參考方位方為最佳之舉。