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锂离子电池工序大全详细解读，终于有人说明白了

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锂电池生产制造流程，凡在新能源领域的从业人员都能“信手拈来”。但是，简单的流程能表达出锂电池制造工艺技术的种种艰辛吗？下面新能源时代（欢迎关注）公众号为大家介绍主要锂电池制程管控的要点。（抛砖引玉）

一部分正极配料（正极由活性物、导电剂、粘结剂组成）

1、首先是对来料确认和烘烤，一般导电剂需≈120℃烘烤8h，粘结剂PVDF需≈80℃烘烤8h，活性物（LFP、NCM等）视来料状态和工艺而定是否需要烘烤干燥。当前车间要求温度:≤40℃，湿度:≤25%RH。

2、干燥完成后，（湿法工艺）需要提前配好PVDF胶液（溶质PVDF，溶液NMP）。PVDF胶液好坏对电池的内阻、电性能影响至关重要。影响打胶的因素有温度、搅拌速度。温度越高胶液配出来泛黄，影响粘结性；搅拌的速度太高容易将胶液打坏，具体的转速需要看分散盘的大小而定，一般情况下分散盘线速度在10-15m/s（对设备依赖性较高）。此时要求搅拌罐需要开启循环水，温度:≤30℃。

3、接下来是配正极浆料。此时需要注意加料的顺序（先加活性物和导电剂慢搅混合、再加入胶液）、加料时间、加料比例，要严格按工艺执行。其次需要严格控制设备公转和自转速度（一般分散线速度要在17m/s以上具体要看设备性能，不同厂家差别很大），搅拌的真空度、温度。在此阶段需要定期检测浆料的粒度和粘度，而粒度和粘度跟固含量、材料性能、加料顺序和制程工艺关系紧密（此次不叙述，欢迎讨论）。此时常规工艺要求温度:≤30℃，湿度:≤25%RH，真空度≤-0.085mpa。

4、浆料配完后就要将浆料转出至中转罐或涂布车间，浆料转出时需要对其过筛，目的就是过滤大颗粒物、沉淀和去除铁磁性等物质。大颗粒影响涂布到最后可能导致电池自放过大或短路的风险；浆料铁磁性物质过高会导致电池自放电过大等不良。此时的工艺要求是温度:≤40℃，湿度:≤25%RH，筛网≤100目，粒度≤15um（参数仅供参考）。

二部分负极配料（负极由活性物、导电剂、粘结胶、分散剂组成）

1、常规负极体系为水系混料过程（溶剂为去离子水），因此来料无需干燥要求。此过程要求去离子水导电率在≤1us/cm。车间要求温度:≤40℃，湿度:≤25%RH。

工艺示意图如下

负极配料流程图

2、来料确认完成后，首先制备胶液（CMC和水组成）。此时石墨C和导电剂倒入搅拌机进行干混，建议不抽真空，开启循环水（干混时颗粒挤压摩擦产热严重）,低速15～20rpm，间隔≈15min刮料循环2-3次。接下来将胶液倒入搅拌机中开启抽真空（≤-0.09mpa），低速15～20rpm刮料循环2次，再调整转速（低速35rpm，高速1200～1500rpm）,运行15min～60min（具体依各厂家的自身的湿法工艺而定）。最后将SBR倒入搅拌机中，建议此时快速低时搅拌（SBR属于长链高分子物，速度过高时间过长分子链易打断失去活性），建议低速35-40rpm，高速1200～1800rpm，10-20min。

3、最后测粘度（2000～4000 mPa.s）、粒度（35um≤）、固含量（40-70%），抽真空过筛（≤100目）。具体的工艺值需要根据材料物性、混料工艺等影响有一定差异。车间要求温度:≤30℃，湿度:≤25%RH。

三部分涂布

1、正极涂布即将正极浆料挤压涂或喷涂在铝集流体AB面上，单面密度≈20～40 mg/cm2（NCM功率型），涂布烤箱温度常规4-8节（或更多），每节烘烤温度95℃～120℃按实际需要调整，避免烘烤开裂出现横向裂纹和滴溶剂现象。转移涂布辊速比1.1-1.2，间隙位打薄20-30um（避免拖尾导致在极耳位压实过大，电池循环过程析锂），涂布水份≤2000-3000ppm（具体要根据材料和工艺定）。车间正极温度≤30℃，湿度≤25%。示意图如下

涂布走带示意图

正负涂布极片图

2、负极涂布即将负极浆料挤压涂或喷涂在铜集流体AB面上，单面密度≈10～15 mg/cm2，涂布烤箱温度常规4-8节（或更多），每节烘烤温度80℃～105℃按实际需要调整，避免烘烤开裂出现横向裂纹。转移辊速比1.2-1.3，间隙位打薄10-15um，涂布水份≤3000ppm，车间负极温度≤30℃，湿度≤25%。

四部分正极制片

1、正极涂布干燥完，需要在工艺时间内进行对辊。对辊即对极片进行压实，目前有热压和冷压两种工艺。热压压实相对冷压高，反弹率较低；但冷压工艺相对简单易操作控制。对辊主要设备到如下工艺值，压实密度、反弹率、延伸率。同时要注意极片表面无脆片、硬块、掉料、波浪边等现象且间隙处不允许断裂。此时车间环境温度:≤23℃，湿度:≤25%。

压实：单位体积敷料的质量，目前常规物料的真密度数据

常用压实表

反弹率：一般反弹2-3um

延伸率：正极极片一般在≈1.002

极片对辊示意图

2、正极对辊完接下来就是分条，即将整片极片分裁剪宽度一样的小条（对应电池高度），分条要注意极片的毛刺，需要全检极片的X和Y向的毛刺（借助二次元设备），纵向毛刺长度工艺Y≤1/2 H隔膜厚度。车间环境温度≤23℃露点≤-30℃

分切示意图

五部分负极制片

1、负极制片与正极同样操作，但工艺设计不同，车间环境温度:≤23℃，湿度:≤25%。常见负极物质的真密度

常用负极压实表

反弹率：一般在4-8um

延伸率：一般在≈1.0012

2、负极分条与正极分条工艺类似，X和Y向毛刺都需要控制。车间环境温度≤23℃露点≤-30℃

六部分正极片制备

分条完毕后，需对正极片进行干燥处理（120℃），再就是焊接铝极耳和极耳包胶工艺。此时需要考虑极耳长度和整形宽度。

以**650型设计为例，设计极耳外露主要考虑到正极耳要焊接盖帽和滚槽时合理配合。极耳外露过长，滚槽时易使极耳与钢壳短路；过短极耳无法焊接盖帽。极目前超声焊头有线状和点状，国内工艺较多采用线状（过流、焊强考虑）。另采用高温胶将极耳包覆，主要考虑到金属毛刺和金属碎屑造成短路风险。此车间环境温度≤23℃，露点≤-30℃，正极水份含量≤500-1000ppm。

18650型正极耳焊接简易工艺

卷绕型正极耳焊接示意图

卷绕型正极耳包胶示意图

七部分负极片制备

需对负极片进行干燥处理（105-110℃），再就是焊接镍极耳和极耳包胶工艺。也需要考虑极耳长度和整形宽度。此车间环境温度≤23℃，露点≤-30℃，负极水分含量≤500-1000ppm。

18650型负极耳焊接简易工艺

八部分卷绕

卷绕就是将隔膜、正极片、负极片通过卷绕机成单个卷芯。原理是采用负极包住正极，再通过隔膜将正负极片隔离。因为常规体系负极作为电池设计的控制电极，容量设计高于正极，使在化成充电时正极的Li+能在负极“空位“存放。卷绕需要特别关注卷绕张力和极片对齐度。

卷绕张力小，会影响内阻和入壳率；张力过大易造成短路或断片风险。对齐度指负极、正极和隔膜的相对位置，负极宽度59.5mm，正极58mm，隔膜61mm，三者剧中对齐，避免短路风险。卷绕张力一般在正张力0.08-0.15Mpa，负张力0.08-0.15Mpa，上隔膜张力0.08-0.15Mpa，下隔膜张力0.08-0.15Mpa，具体要依据设备和工艺调整。此车间环境温度≤23℃，露点≤-30℃，水分含量≤500-1000ppm。

卷绕极片隔膜叠放顺序示意图

卷绕成卷芯示意图

九部分入壳

卷芯入壳前需要进行Hi-Pot测试电压200～500V（测试是否存在高压短路），吸尘处理（入壳前进一步控制粉尘）。这里需要强调锂电的三大控制点水分、毛刺、粉尘。前面工序完成后，将下面垫垫入卷芯底部后弯折负极耳，使极耳面正对卷芯卷针孔，最后垂直插入钢壳或铝壳（以18650型号为例，外直径≈18mm+高度≈71.5mm）。当然卷芯的横截面积同入面垫工序，将上面垫也装配完成。此车间环境温度≤23℃，露点≤-40℃。

入壳示意图

十部分滚槽

1、将焊针（一般是铜质或合金材质），插入卷芯中间孔。常用焊针规格在Φ2.5*1.6mm，达到负极极耳焊接强度≥12N为合格，过低容易虚焊，内阻偏大；过高容易将钢壳表面的镍层焊掉，导致焊点处生锈露液等隐患。

2、滚槽简单理解就是将卷芯固定在壳体内不晃动。此工序需特别注意横向挤压速度和纵向下压速度匹配，避免横向速度过大将壳体割破，纵向速度过快槽口镍层脱落或影响槽高进行影响封口。需要检测槽深、扩口、槽高工艺值是否达标（通过实际和理论计算）。常见的滚刀规格有1.0、1.2、1.5mm。滚槽完成后需要再次对整体吸尘处理，避免金属碎屑，真空度≤-0.065Mpa，吸尘时间：1～2s 。此车间环境温度≤23℃，露点≤-40℃。

点底焊和滚曹示意图

十一部分电芯烘烤

圆柱电芯经过滚槽之后，接下就是非常重要的一步：烘烤。电芯在制作过程中，会带入一定的水分，如果不及时得把水分控制在标准之内，将会严重影响电池性能的发挥和安全性能。一般采用自动真空烤箱进行烘烤，整齐放入待烘烤电芯，在烘箱里面摆好干燥剂，设置参数，加热升温至85℃（以磷酸铁锂电芯举例），需要经过几个真空干燥循环才能达到标准。

几种不同尺寸电芯烘烤标准：

十二部分注液

将烘烤好的电芯进行水分测试，符合前面的烘烤标准后，才能进行下一步：注入电解液。将烘烤合格的电芯快速放入真空手套箱内，进行称重，记录重量，套上注液套杯，将设计好重量的电解液加入套杯中（一般会进行泡液实验：将电芯放入电解液中，浸泡一段时间，测试电芯最大吸液量，一般按实验量进行注液），放入真空箱中抽真空（真空度≤-0.09Mpa)，加速电解液侵润极片，进行几次循环后，取出电芯进行称重，计算注液量是不是符合设计值，少了需要进行补液，超了需要倒掉多余部分，直到符合设计要求。手套箱环境：温度≤23℃，露点≤-45℃。

十三部分超焊盖帽

提前将盖帽放入手套箱中，一手将盖帽紧扣在超焊机下模具，一手拿电芯，电芯正极耳与盖帽极耳对齐，确认正极耳与盖帽极耳对齐OK后，踩下超焊机脚踏板开关。之后需要全检电芯：自检极耳焊接效果①观察极耳是否对齐②轻拉极耳，看极耳是否松开。超焊盖帽虚焊的电芯需要重新进行超焊。

超焊机设备参数经验值：

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一文看懂锂离子软包电池生产工艺

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锂离子电池是一种二次充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。根据外形来分，目前新能源汽车市场上常见的电池分为三类：方形铝壳电池、软包电池及圆柱电池。

图1 不同种类的锂离子电池

软包锂离子电池是指采用铝塑膜为外包装的电池。相比于方形铝壳电池及圆柱电池，软包电池在发生安全隐患的时候一般先胀气，或者从冲破封印处释放能量，不易发生爆炸，因而安全性能更高；同时，同等容量的软包电池要比方形铝壳轻，具有更高的能量密度。此外，软包电池的形状可根据客户的需求定制，设计上更加灵活，在新的型号的电池开发上更占优势。当然，软包电池也存在劣势，目前的铝塑膜大都依赖进口，且生产工艺复杂，产线的自动化程度不如方形铝壳高，生产效率较低。近年来，随着锂离子电池生产工艺的不断提升及设备的改进，软包电池的生产效率也在不断提升。

图 2 软包锂离子电芯拆解示意图

软包电池的主要由正负极、电解质、隔膜以及外壳构成。电池两头凸起的部件为电池的极耳。锂离子电池的极耳分布包括单头出极耳及双头出极耳。以单头出极耳为例，拆解后的电池示意图如图2所示。不难发现软包锂离子电池的构成结构，正极、负极、隔膜。除此之外，软包电池还需要电解液来作为离子传输的通道。

锂离子电池生产过程较为复杂，以万向一二三为例，主要包括：匀浆、涂布、碾压、冲片、叠片、封装、注液、化成几个工序。如下图所示。

匀浆：锂离子电池的极片是电芯中最重要的组成部分，匀浆即指锂离子正负极片上的所涂浆料的制备过程，浆料的制备需要将正负极物料、导电剂及粘结剂进行混合，所制备的浆料需要均一、稳定。不同锂电池生产厂家都有自己的匀浆工艺配方，匀浆过程中的加料顺序、加料比例及搅拌工艺都对匀浆效果有着极大的影响。匀浆结束后需要对浆料进行固含量、粘度、细度等测试，以确保浆料性能满足要求。涂布：制备好的正、负极浆料需涂覆在铝箔或者铜箔上并烘干，这个过程即为涂布。涂布工艺是锂离子电池制造的核心工序，在很大程度上决定着锂离子电池的性能。涂布后的极卷要求表面平整，色泽均一，无露箔、颗粒、划痕、褶皱等。碾压：涂布后的极片还需经过碾压，碾压是通过轧辊与极片之间产生的摩擦力将极片拉进旋转的轧辊之间，电池极片受压变形，并致密化。极片的碾压是正负极板上材料压实的过程，其目的在于增加正极或负极材料的压实密度。合适的压实密度可以增大电池的放电容量，减小内阻，减小极化损失，延长电池循环寿命，提高锂离子电池的利用率。但压实密度的过大或过小都不利于锂离子的嵌入或脱出。因此，电池极片实施辊压时，轧制力不宜过大也不宜过小，应符合极片材料的特征。分切、冲片 ：由于产能及效率要求，生产中的极卷都相对较大，碾压后的极卷还需切至所需极片尺寸，这个过程就是分切和冲片的过程。

叠片：分切后的极片需要按照负极、隔膜、正极、隔膜、负极、隔膜、正极……正极、隔膜、负极的顺序进行堆叠，这个过程称为叠片，堆叠之后的极片称之为电芯。叠片的方式包括Z字型叠片及摇摆式叠片。部分厂家在此工序采用卷绕工艺，相比于卷绕工艺，叠片工艺的劣势在于对极片的对齐精度要求较高，且目前？叠片机效率较低、自动化程度低。但叠片工艺的电池性能较卷绕工艺更加良好。随着新能源行业的不断扩大和发展，考虑到电池在安全性、产线集体效率等问题，叠片工艺依然是长期发展的趋势。

封装：堆叠好的电芯还需经过极耳焊接，将焊接好的电芯放置于冲坑后的铝塑膜中并进行顶、侧封等工序，即为封装。封装好的电芯如图3所示。除电芯本体外，铝塑膜还留有余量，这部分称为气袋，这是因为电芯在化成过程中会产生大量的气体，这部分气体会随着气袋在degas工序一并去除。

图3 封装后电池

注液：注液即向封装后的电芯中注入电解液的过程。电解液的作用是为电池中离子的传输提供载体。在电解液中加入特定的添加剂，可以提高锂离子电池在安全或高低温等方面的性能。化成：注液后的电池还需在小电流下进行充电，相当于对锂离子电池的激活过程。首次充电过程中负极的表面会形成SEI膜。SEI膜的性能直接决定了锂离子电池的倍率、自放电性能，因此化成工艺的好坏直接决定了电池的质量。化成过程中会产生大量的气体，这些气体会影响电池的性能，因此化成后的电池还需经过除气，即Degas过程。为了保证电池性能的一致性，锂离子电池还需进行分容、内阻、自放电等测试，把不同性能的电池进行分组。

以上过程即为单体电池的制备过程。将同组别的单体电池按照一定的串并联方式组装，就可以应用于电动汽车、储能等领域。

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