锂电池制造工艺的要点介绍

随着锂电池行业的快速发展，锂电池的应用场景不断扩大，成为人们生活和工作中不可缺少的能源设备。

说到定制锂电池厂家的生产工艺，锂电池生产工艺主要包括配料、涂布、片材、准备、卷绕、脱壳、轧制、烘烤、注液、焊接等。下面为大家介绍一下锂电池制造工艺的要点。

目录：

阴极配料

阳极配料

涂层

阴极片

阳极片

阴极片制备

阳极片制备

卷

炮击

轧制

电芯烘烤

液体注射

焊接

阴极配料

锂电池正极由活性材料、导电剂、粘结剂等组成。

首先，确认并烘烤原材料。一般情况下，导电剂需要在≈120℃下烘烤8小时，粘结剂PVDF需要在≈80℃下烘烤8小时。活性物质（LFP、NCM等）是否需要烘干取决于原料状态。目前，一般锂电池车间要求温度≤40℃，湿度≤25%RH。

干燥完成后，需要预先配制PVDF胶液（PVDF溶质，NMP溶液）。PVDF胶的质量对电池的内阻和电气性能至关重要，而影响施胶的因素包括温度和搅拌速度。

温度越高，胶水的泛黄会影响附着力。如果搅拌速度太高，胶水很容易损坏。比转速取决于分散盘的大小。一般情况下，分散盘的线速度为10—15m/s（对设备的依赖性很高）。这时要求搅拌罐打开循环水，温度应≤30℃。

配料阴极浆料。这时候就需要注意加料的顺序了。先加入活性物质和导电剂，慢慢混合，再加入胶水。加料时间和加料比例也必须根据锂电池的制造工艺严格执行。

其次，要严格控制设备的公转和转速。一般情况下，分散线速度应在17m/s以上。这取决于设备的性能。不同厂家差别很大。同时控制搅拌的真空度和温度。

在这一阶段，需要定期检测浆料的粒度和粘度，而粒度和粘度与固含量、材料性能、加料顺序和锂电池制造工艺密切相关。此时，常规工艺要求温度≤30℃，湿度≤25%RH，真空度≤0.085 m pa。

将浆料输送到输送罐或涂装车间。浆液输送出来后，需要进行筛分。目的是过滤大颗粒、沉降和去除铁磁性等物质。大颗粒影响镀层，可能导致电池自放电过度或短路的危险；浆料中过多的铁磁性物质可能导致电池自放电过度等缺陷。

本锂电池生产工艺要求：温度≤40℃，湿度≤25%RH，筛网目数≤100目，粒径≤15um。

阳极配料

锂电池正极由活性材料、导电剂、粘结剂和分散剂组成。

第一，原材料的确认。传统的阳极系统是一种水基混合工艺（溶剂是去离子水），因此对原材料没有特殊的干燥要求。这种锂电池制造工艺要求去离子水的电导率≤1us/cm。车间的要求是：温度≤40℃，湿度≤25%相对湿度。

准备胶液。原材料确定后，首先配制胶液（由CMC和水组成）。此时，将石墨C和导电剂倒入混合器中进行干混。

由于干混过程中颗粒挤压摩擦和生热严重，建议不要抽真空和打开循环水。低速为15～20rpm，刮研周期为2～3次，间隔≈15min。

将胶液倒入搅拌机中，开始抽真空（≤-0.09 m pa）。低速刮削循环15～20转/分为2次，然后调节转速（低速35转/分，高速1200～1500转/分），并运行15min～60min，具体视各厂家湿法工艺而定。最后，将SBR倒入混合器中。

建议低速搅拌，因为丁苯橡胶是长链聚合物。如果长时间速度过快，分子链很容易断裂而失去活性。建议低速为35—40转/分，高速为1200～1800转/分，为10—20分钟。

测试粘度（2000～4000m Pa.s）、粒度（35um≤）、固含量（40～70%）、真空度和筛（≤100目）。具体的工艺值将根据材料的物理性能和混合工艺而有所不同。车间要求温度≤30℃，湿度≤25%RH。

涂层

阴极涂层

这种锂电池制造工艺是将阴极浆料挤出或喷涂在铝集流体的AB面上，单面密度≈20～40 mg/cm2(三元锂电池型），涂层烘箱温度一般在4—8节以上，各段烘烤温度根据实际需要在95℃—120℃之间调节，以避免烘烤开裂时出现横向裂纹和溶剂滴落。

转印涂布辊速比为1.1-1.2，间隙位置减薄20-30um，避免拖尾导致极耳位置过度压实，导致电池循环过程中锂析出。

涂层水分≤2000-3000ppm（视材料和工艺而定）。车间内阴极温度应≤30℃，湿度应≤25%。原理图如下：

涂布带示意图

阴极和阳极涂层极片

阳极涂层

这种锂电池制造工艺意味着将阳极浆料挤压或喷涂在铜集流体的AB表面上。一边的密度是10～15毫克/平方厘米涂层烘箱的温度通常为4-8段（或以上），每段的烘箱温度为80℃～105℃根据实际需要进行调整，避免出现烘烤裂缝和水平裂缝。

转印辊速比为1.2-1.3，间隙减薄10-15um，涂敷速度≤3000ppm，车间阳极温度≤30℃，湿度≤25%。

阴极片

阴极涂层干燥后，需要在处理时间内对准辊。压路机用于压紧电极片(每单位体积的修整质量)。目前，锂电池生产过程中有两种阴极压片方法：热压法和冷压法。

热压具有较高的压实度和较低的回弹率。但是，冷压工艺相对简单，易于操作和控制。压路机的主要设备是达到以下工艺值，压实密度，回弹率，延伸率。

同时，也要注意没有脆屑、硬块、落料、波纹边缘等现象。在极片表面，间隙中不允许有断裂。此时，车间环境温度：≤23℃，湿度：≤25%。

常规材料的电流真密度：

物质名称	真密度	价值单位
LFP	3.6	g/cm3
铝箔	2.7	g/cm3
LCO	5.1	g/cm3
LMO	4.3	g/cm3
聚偏氟乙烯	1.5	g/cm3

常用压实

反弹率：一般反弹2-3um
延伸率：阴极片的厚度通常≤1.002

极片对辊原理图

在阴极辊完成后，下一步是将整个极片分成相同宽度（对应于电池的高度）的小条。分条时，注意极片的毛刺。借助二维设备对极片的X、Y两个方向的毛刺进行全面检测是十分必要的。

纵向毛刺长度加工Y≤1/2H膜片厚度。车间环境温度应≤23℃，露点应≤—30℃。

阳极片

正极片的锂电池制造工艺与负极片的制造工艺是一样的，只是工艺设计不同。车间的环境温度应≤23℃，湿度应≤25%。

常用阳极材料的真密度：

物质名称	真密度	价值单位
石墨	2.26	g/cm3
硬质碳	0.8-0.9	g/cm3
软碳	1.54	g/cm3
CMC	0.6	g/cm3
SBR	0.9	g/cm3
铜箔	8.8-8.9	g/cm3

常用阳极压实
反弹率：一般反弹4-8um
延伸率：阴极片的厚度通常≤1.002

锂电池的阳极剥除工艺与阴极剥除工艺相似，X、Y方向的毛刺都需要控制。车间环境温度应≤23℃，露点应≤—30℃

阴极片制备

剥离完成后，需要对阴极片进行干燥（120°C），然后对铝片进行焊接，并对铝片进行封装。在这一过程中，需要考虑杆耳长度和成形宽度。

以** 650 设计（如18650 蓄电池）为例，露极凸耳的设计主要考虑了阴极凸耳与卷槽焊接时的合理配合。如果磁极凸耳暴露时间过长，轧制槽时极凸耳与钢壳之间容易发生短路。

如果极耳太短，则无法焊接帽。目前，超声波焊接头有直线形和点形两种，国内工艺出于过电流和焊接强度的考虑，多采用直线形。

另外，用高温胶覆盖接线片，主要是为了避免金属毛刺和金属碎屑造成短路的危险。车间的环境温度应≤23℃，露点应≤-30℃，阴极水分含量应≤500-1000ppm。

螺旋阴极焊

螺旋阴极接线片封装

阳极片制备

阳极板需要干燥（105-110°C），然后焊接镍片并封装。凸耳长度和成型宽度也需要考虑。本车间环境温度应≤23℃，露点应≤—30℃，阳极的含水率应≤500—1000ppm。

卷

绕线是将隔板、阴极片、阳极片通过绕线机绕成单芯。其原理是用阳极包裹阴极，然后通过隔板将阴极和阳极分开。

由于常规系统的阳极是电池设计的控制电极，容量设计高于阴极，所以在形成充电时，阴极的锂离子可以储存在阳极的“空缺”中。绕线需要特别注意绕线张力和极片对齐。

较小的绕组张力会影响内阻和壳的插入率。而过度的张力可能会导致短路或碎片的危险。对准指的是阳极、阴极和隔板的相对位置。阳极宽度为59.5mm，阴极宽度为58mm，隔板宽度为61mm。三者在戏中对齐，避免了短路的风险。

缠绕张力一般在正张力0.08-0.15Mpa，负张力0.08 -0.15 M Pa，上隔膜张力0.08 -0.015 M pa，下隔膜张力0.08-0.15Mpa之间。具体的调整取决于设备和工艺。本车间环境温度应≤23℃，露点应≤-30℃，含水率应≤500-1000ppm。

绕组成芯原理图

炮击

铁芯入壳前需进行高压试验电压 200 ～ 500V （以测试是否有高压电池短路），并进行吸尘处理，进一步控制灰尘进入壳前。

锂电池的三个主要控制点是湿气、毛刺和灰尘。前道工序完成后，将下垫插入铁芯底部，并将阳极片弯曲，使片面朝向铁芯绕组销孔，最后垂直插入钢壳或铝壳。以18650模型为例，外径≈18 mm+高度≈71.5mm。

当缠绕芯截面<钢壳内截面面积时，壳体插入率约为97%~98.5%。因为必须考虑极片的回弹值和后期注入过程中液体的渗透程度。

在与表面焊盘相同的过程中，还组装了顶焊盘。本车间环境温度应≤23℃，露点应≤—40℃。

炮击示意图

轧制

将焊针（通常由铜或合金制成）插入铁芯的中间。常用焊接销为Φ2.5×1.6 mm，阳极接头焊接强度≥12N为合格。

如果太低，容易导致虚焊，内阻过高。如果过高，会很容易将钢壳表面的镍层焊掉，造成焊点，导致生锈、漏液等隐患。

轧制槽的简单理解是将缠绕芯固定在壳体中而不发生振动。在此锂电池制造过程中，必须特别注意横向挤压速度和纵向压制速度的匹配，以避免在横向速度过高的情况下切割外壳，如果纵向速度过快或影响槽高而影响密封，则槽口镍层脱落。

有必要检查槽深、膨胀、槽高的工艺值是否符合标准（通过实际和理论计算）。

常见的滚刀规格为1.0、1.2和1.5 mm。轧槽完成后，需要再次对整机进行抽真空，以避免金属碎屑的产生。真空度≤-0.065 M pa，抽真空时间为1～2s。要求本车间环境温度≤23℃，露点≤—40℃。

电芯烘烤

在圆柱形电池单元已经被轧制和开槽之后，下一个锂电池制造过程非常重要：烘焙。在电池的生产过程中，会引入一定量的水分。果不及时将水分控制在标准之内，将严重影响电池的性能和安全。

一般采用自动真空烘箱进行烘烤。待烘烤的电池片摆放整齐，干燥剂应放入烘箱内，并设定好参数，升温至85°C（以磷酸铁锂电池为例）。

以下是几种不同尺寸的电池单元的烘焙标准：

模型	烘烤温度/℃	烘烤时间/小时	阴极板含水率/PPM	阳极片水分含量/PPM
14系列	85	60	≤1500	≤1500
18系列	85	72	≤1200	≤1200
22系列	85	72	≤500	≤500
附注：设定温度为85℃，实际温度为85±3℃

液体注射

这个锂电池的制造过程是对烘烤后的电池进行湿度测试。只有在达到之前的烘焙标准后，才能进行下一步：注入电解液。

迅速将烤好的电池放入真空手套箱中，称重，记录重量，戴上注液杯，按设计重量加入电解液（一般进行浸液电池测试：将电池放入杯中）。

将电芯放入电解液中，浸泡一段时间，测试电池的最大吸液量（通常按实验体积注入液体），放入真空箱抽真空（真空度≤0.09 M pa），加速电解液向电极的渗透。

几个循环后，取出电池并称重。计算喷射量是否满足设计值。如果它是少的，它将需要补充它。如果比较多，就把多余的倒出来，直到符合设计要求。

手套箱环境要求温度≤23℃，露点≤-45℃。

焊接

在这个锂电池制造过程中，提前把盖子放进手套箱，用一只手把盖子固定在超级焊接机的下模上，另一只手握住电芯。

将蓄电池单元的阴极接线片与盖端子接线片对齐。确认阴极凸耳与帽端凸耳对齐后，步进超声波焊机。踩在焊机的脚踏开关上。

之后，应对电池单元进行全面检查，以检查接片的焊接效果。

观察标签是否对齐。

轻轻地拉这些凸耳，看看它们是否松了。

其帽被弱焊接的单元需要再次超级焊接。

审核编辑：汤梓红