锂电池组装的工序有哪些？软包、方形、圆柱

圆柱电池组装工序

圆柱电池的组装工序主要包括

入壳： 卷芯入壳前需要进行短路测试，测试电压在 200 伏至 500 伏，确认是否存在高压短路。将下面垫片垫入卷芯底部，弯折负极耳，使极耳面正对卷芯卷针孔，最后垂直压入到钢壳中。卷芯的横截面积要小于钢壳内截面积，大约入壳率在 97% 至98.5%，因为要考虑到极片反弹值和后期注液时下液程度；同样步骤，将上面垫片也装配完成。常见的缺陷有：

①卷心损伤 ：由于定位不准，导致卷芯刮伤或者受压

②壳体变形 ：由于压力过大，导致壳体变形异常。

底焊： 将焊针（一般是铜质或合金材质）插入卷芯中间孔，将负极耳与钢壳焊接在一起，必须严格控制焊接电流、时间、压力，做到极耳无炸火、滤焊、脱落现象，翘体底部无焊穿、凸凹点、变形、炸火等不良现象。常见的缺陷有：焊接强度过低，容易虚焊，内阻偏大；焊接强度过高，容易将钢壳表面的液层焊掉，导致焊点处生锈、漏液等隐患 。

滚槽： 简单理解就是将卷芯固定在壳体内不显动。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。滚槽高度需严格把控，过低时卷芯被破坏，过高时卷芯容易松动。

烘干： 电芯在制作过程中会带入一定的水分，如果不及时的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，整齐放入带烘烤电芯，在烘箱里面摆好干燥剂，设置参数，烘烤一定的时间，测试水分，直至卷芯的水分含量达到标准后才能转入下一工序。

注液： 即通过注液机将电解液注入烘烤后水分要求合格的卷芯。注液完成后，锂电池的四大主材均被应用到电芯之中。注液工序关键在于精控注液量、控温、控湿及防水，且需达到电解液能够较好的浸润渗透到正负极片的效果。电解液量的多少直接关系着电池的安全性能和容量 。如果注液量过多，电池内部产气量较大，圆柱型电池的安全阀往往会过早开启。如果注液量过少，电池容量会偏低，而且析锂，更容易产生热失控，甚至引起爆炸。

焊盖帽： 电芯正极耳与盖帽极耳对齐，进行超声焊接，之后需要全检电芯，检查极耳焊接效果，首先是观察极耳是否对齐，其次是轻拉极耳，看极耳是否松开。虚焊的电芯需要重新进行焊接，将盖板与正极耳焊接在一起，这时整个盖板就是电池的正极。焊接的管控点在于防止虚焊、偏焊及盖帽外观不良。

封口： 将钢壳与盖板密封，整个卷芯就是一个密闭的电化学系统。封口工序是整个电芯制造最后一道至关重要的工序，其压力成型技术的工艺稳定性决定了电池的密封性是否完好、可靠。完成封口工序意味着一颗外形完整的电芯制造已经全部结束。

清洗： 目的是清除电池钢壳表面残留的电解液，防止电解液腐蚀钢壳。

方形电池组装工序

方形电池的组装工序主要包括极耳预焊、盖板与连接片焊接、盖板组件与极耳焊接、安装保持架、包麦拉膜、入壳、密封焊、气密性检测、烘干、注液等 。下面逐一简单介绍相关内容：

极耳预焊： 需要使用超声波焊接机对极耳进行预焊，可以起到整形的作用，有利于盖板连接片与极耳之间的焊接，控制焊接功率、时间、压力，避免虚焊、过焊及焊接后多极耳发生弯折。

盖板与连接片焊接： 通过连续激光，把铜铝连接片焊接到盖板对应的极柱内表面上。注意事项：焊接过程中产生的粉尘及时去除，焊接长度、宽度、激光功率等 。

盖板组件与极耳焊接： 采用电芯立放的方式进行超声波焊接，对电芯正负极分别进行焊接，焊接后使用高温胶纸对焊印处进行粘贴。注意事项：电芯极耳与盖板连接位置、焊接有效面积、焊接功率、压力、时间、焊印处贴胶要平整覆盖焊印处 。

安装保持架： 防止卷芯在壳体中晃动。顶盖与电芯居中，即电芯边缘与盖板边缘不可出现错位。折极耳过程中不能损坏电芯与极耳且需避免焊印处胶纸脱落。装保持架过程中不能损坏电芯极耳及隔膜，保持架需完全包裹极耳。

包麦拉膜： 又称包膜，主要目的是为了防止电芯与外壳接触，防止短路现象的发生。注意事项，电芯来料平整，对其，麦拉膜平整无静电，热熔温度达到要求，焊印面积符合要求。麦拉膜与保持支架粘结良好，包膜后贴胶，保证膜不会撑开，胶带不脱落 。

入壳： 电芯来料后进行入壳工位，同时设备对进行正负压除尘清洁，保证壳内无异物后进入，进行短路测试，再进行预固定焊接及点焊，点焊是为了方便后续顶盖与外壳密封焊接，先对顶盖与外壳进行预焊固定，防止顶盖位置错位影响电池品质。

密封焊： 将遇焊后电池通过激光将顶盖与铝壳密封焊接。注意事项，焊接机构不能划伤电池顶盖，焊接时顶盖需有保护盖板，禁止出现极柱的塑胶件划伤、烧伤现象，保护盖板结构牢固可靠。焊接工位设有焊渣防护机构，无焊扎残留铝壳表面，焊接后电芯焊痕光滑平整，无炸火、炸点、虚焊、漏焊、焊穿等不良 。

气密性检测： 通过对被检电池抽真空和充注氦气，判断出被检工件中的合格与不合格。

烘干： 电芯烘烤的主要目的是为了降低锂离子电池中的水分含量。

注液： 将一定量的电解液在一定时间内从注液口注入电芯。电解液是锂离子通道，保证电池在充放电过程中有足够的锂离子在正负极来回往返，从而实现可逆循环。主要工艺参数有：注液时间、真空度、真空循环次数等。在电芯材料确定的情况下，可以通过减小和增大压力差，可以提高注液效率。

软包电池组装工序

软包电池的组装工序主要包括极耳预焊、极耳裁切、tab片焊接、贴胶、铝塑膜成型、顶封、注液 。

极耳预焊： 主要控制要点：焊接的压力、时间、功率、焊头的焊点、焊座的纹路、焊接后的拉力。主要问题有：虚焊、焊接错位、极耳焊裂 。

极耳裁切： 作用是切掉多余的极耳，使极耳平整，保证极耳外露长度。主要控制要点：极耳外露金属屑不会落入电池。主要问题：极耳外露尺寸有偏差，影响极耳焊接位置在双顶封时造成极耳与铝塑膜短路，有电池短路的隐患，并且会在后续的充电过程中腐蚀铝塑膜，金属屑落入电池，刺破隔膜，造成电池短路 。

tab片焊接： 是将tab片焊接到极耳上。主要控制要点：焊接的位置、压力、时间、面积、振幅、功率、焊头的焊点、焊座的纹路，焊接后的拉力。主要问题点：虚焊、焊接错位，极耳焊裂 。

贴胶： 焊接位贴胶，作用：防止tab片与铝塑膜接触。贴终止胶作用：包紧电池，防止隔膜褶皱。主要控制要点：胶带尺寸、贴胶位置 。

铝塑膜成型： 用铝塑膜冲坑成型机将铝塑膜卷料冲坑成型，并修整成型后的铝塑膜尺寸。主要控制要点：铝塑膜下料尺寸长度和宽度，深坑和浅坑的深度，内坑的长度和宽度，顶封边宽、成型后的铝塑膜长度和宽度。主要问题有：冲坑过浅，铝塑膜包不住电池，封装的封口容易起皱、开裂。冲坑过深，最后成型的电池表面有褶皱。顶封边宽度不准，影响双顶封工序封装效果和后续电池尺寸 。

顶封： 使用双顶封机，铝塑膜袋包住电池后，对电池顶部进行热封装。主要控制要点：热封宽度、露出极耳胶的长度、热封效果要求熔胶均匀，无过容、无漏气。主要问题有：露出极耳胶长度不准，造成铝塑膜与极耳短路，热封效果差，造成注液后电池漏液，封头压坏电池，热封时极耳不再避胶槽位，造成注液后漏液 。

注液： 通过注液机将电解液注入电池，抽真空后封装。主要控制要点，电解液量、热封位置、热封宽度、热封拉力、热封效果、无漏液、无过容、溶胶均匀、真空度。主要问题有：注液量不准，影响电池性能。热封效果差，电解液流出，真空度过低。封装后电池中有气体，不利于电解液充分浸润，热冷压后电池表面褶皱 。

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锂电池电芯设计参数解析

目前来看，无论是动力电池，还是今年火爆的储能电池，方形铝壳电芯占据绝对的主导地位。刚加入锂电行业的你，在做电池设计的时候，或多或少都了解到电芯设计表，把相应的参数输入进去，会给你输出一些理论的结果，帮助你去完成一些电芯的设计。

今天，就来简单聊聊，方形电芯设计参数的那些事。

首先申明，做锂电没有所谓的万能公式，一切要以实际出发，电芯设计表只是基于尺寸和理论，从数学公式上的理论推导，故而要注意其与实际的偏差。

比如曾经我们为了计算极耳间距，给了一个推导值，后面干脆把极片不裁极耳直接进行卷绕热压后得到卷芯，再基于两边间距裁切多余的箔材，最后把极片展开测量极耳的间距，结合设计表进行修正这样得到的参数更准确。

此外，基于设计表进行电芯设计是有前提的，需要提前确定好各原材料的参数以及可允许的buffer，比如正负极材料的克容量、电解液密度等等。最后，一个好的电芯设计表一定是适时的，根据实际情况进行必要的合理的优化。

下面，我们就电芯设计表中的一些参数进行一个简单的阐述。

上面也说了，关于一些材料的基础参数性能需要清楚，主要的有正极/负极材料克容量（根据材料的电性能测试可得出）、正极/负极材料的压实密度、正极/负极材料的loading量（极片上面的物质是由活性物质+导电剂+粘结剂等组成，单纯的正极或负极的配方占比）。

我们往往默认，在进行某个电芯设计时候，其所要的各原材料已经确定，即各材料的相关性能指标都已经确定。

电芯尺寸：

根据客户给的需求，电芯的尺寸一般是给定的，这里的尺寸主要是长度、高度和厚度，即主要是铝壳外周的尺寸。

进一步的，我们还可以得出卷芯的厚度，卷芯厚度=电池厚度-2*铝壳厚度（一般铝壳厚度在0.2-0.3mm）；卷芯高度=电芯高度-顶盖高度-底盖（有一个底部的塑料垫片，和绝缘膜一体）-预留空间。

电芯重量：

即成品电芯各部分的重量之和，包括了卷芯重量（正负极极片、隔膜）、电解液重量、胶带和膜以及盖板极耳重量之和。

拆分得再详细一点就是这个电芯中正极粉、负极粉、电解液、铝壳、顶盖、铜箔、铝箔、隔膜、胶带（高温胶带、终止胶带）、绝缘膜以及各辅料的重量（比如有些正极涂覆陶瓷边，还有陶瓷粉的重量）。

极片宽度：

一般来讲，隔膜宽度最大，其次是负极片，最后是正极片宽度，极片和极片宽度大概有1-2mm的宽度差，最后形成隔膜包负极、负极包正极的局面。

电芯容量：

根据客户需求，对每个电芯的容量进行了规定，电芯的容量又根据材料的克容量与涂覆的活性物质的重量决定，涂覆的活性物质重量根据涂覆区域的长度、宽度并结合面密度计算得出。

N/P比：

也叫电芯平衡率=阳极有效活性物质容量/阴极有效活性物质容量，一般的，为了保证不析锂，NP比都会大于1，但又不能太大，太大的NP比意味着阳极涂层厚度增加，影响电芯能量密度还浪费一定的物料，故而一般在不析锂的基础上，NP比尽可能小，一般在1.1-1.2之间。

卷芯数量：

卷芯这里指卷绕好的裸电芯，方形铝壳如果电池比较薄，卷绕层数不多时候采用单卷芯，但如果卷绕层数多，单个卷芯厚度大，卷绕容易造成错位，就采用多卷芯，不能无限增多，卷芯数量过多会降低卷绕机效率。

克容量：

指活性物质的克容量，一般的，用在方形电芯以LFP/NCM正极，石墨负极居多。虽然各材料都有理论克容量，比如LFP：170mah/g，石墨负极360mah/g，具体到材料厂家不同型号的材料，其克容量发挥不同，前期做好余量设计。

Loading：

活性物质占比，极片的涂覆区并不只是由正负极材料组成的，正极除了正极材料还有PVDF和导电剂，负极一般水系的有CMC和SBR。可想而知，要提高能量密度，就需要尽可能高的活性物质占比，未来对导电剂和粘结剂的发展方向就是，发展更高效的导电剂和粘结剂，降低其使用量。

压实密度：

理论上，一定条件内，压实密度越大，有助于能量密度的提升，但过大的压实密度会导致极片较脆，容易断裂，故而压实密度还要考虑加工性能，是能量密度与加工性能的平衡，一般的LFP正极压实密度：2.1-2.6g/cm²；NCM：3.2-3.9 g/cm²；石墨：1.3-1.7 g/cm²；这两年炒的火热的LMFP大概在2.4 g/cm²。

极片反弹率：

极片在辊压、卷绕以及热压后，厚度会有一定的反弹，材料体系不同，反弹情况不同，一般石墨大概在5%，正极1-3%。进一步的，在进行化成后卷芯会有10-20%的厚度增加。

首效：

主要考察阳极的首次效率，一般石墨为88-92%左右，即首次放电容量/首次充电容量。首次充电过程中，成膜会消耗一定的锂离子。

群裕度：

即卷绕后的裸电芯厚度/壳体内部留给电芯最大空间。长度和高度是确定的，一般以厚度来度量，壳体内部留给电芯的最大宽度=铝壳的宽度-2*铝壳厚度-麦拉膜的厚度。主要是为了后期装配以及膨胀预留，一般NCM在90%左右， LFP在92%左右。

注液量：

现在一般都是会给一个系数，比如LFP体系1AH注液量5g，那么一个20AH的LFP电芯，所需注的电解液就是100g，进一步的，关于这个系数是怎么来的，还要结合材料的浸润度、隔膜孔斜率、电解液预留体积再结合电解液的密度计算出来的。

关于电芯设计表参数就简单介绍这些了，还有一些小的细节比如极耳间距理论计算、极片厚度长度计算等等，感兴趣的朋友可以拿着设计表去进行一些数学计算，然后再去做卷芯来验证自己的结论。

文章来源：江子才

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