鋰電池生產制造流程，凡在新能源領域的從業人員都能“信手拈來”。但是，簡單的流程能表達出鋰電池制造工藝技術的種種艱辛嗎？下面為大家介紹主要鋰電池制程管控的要點。

一部分 正極配料（正極由活性物、導電劑、粘結劑組成）

1、首先是對來料確認和烘烤，一般導電劑需≈120℃烘烤8h，粘結劑PVDF需≈80℃烘烤8h，活性物（LFP、NCM等）視來料狀態和工藝而定是否需要烘烤干燥。當前車間要求溫度:≤40℃，濕度:≤25%RH。

2、干燥完成后，（濕法工藝）需要提前配好PVDF膠液（溶質PVDF，溶液NMP）。PVDF膠液好壞對電池的內阻、電性能影響至關重要。影響打膠的因素有溫度、攪拌速度。溫度越高膠液配出來泛黃，影響粘結性；攪拌的速度太高容易將膠液打壞，具體的轉速需要看分散盤的大小而定，一般情況下分散盤線速度在10-15m/s（對設備依賴性較高）。此時要求攪拌罐需要開啟循環水，溫度:≤30℃.

3、接下來是配正極漿料。此時需要注意加料的順序（先加活性物和導電劑慢攪混合、再加入膠液）、加料時間、加料比例，要嚴格按工藝執行。其次需要嚴格控制設備公轉和自轉速度（一般分散線速度要在17m/s以上具體要看設備性能，不同廠家差別很大），攪拌的真空度、溫度。在此階段需要定期檢測漿料的粒度和粘度，而粒度和粘度跟固含量、材料性能、加料順序和制程工藝關系緊密（此次不敘述，歡迎討論）。此時常規工藝要求溫度:≤30℃，濕度:≤25%RH，真空度≤-0.085mpa。

4、漿料配完后就要將漿料轉出至中轉罐或涂布車間，漿料轉出時需要對其過篩，目的就是過濾大顆粒物、沉淀和去除鐵磁性等物質。大顆粒影響涂布到最后可能導致電池自放過大或短路的風險；漿料鐵磁性物質過高會導致電池自放電過大等不良。此時的工藝要求是溫度:≤40℃，濕度:≤25%RH，篩網≤100目，粒度≤15um（參數僅供參考）。

二部分 負極配料（負極由活性物、導電劑、粘結膠、分散劑組成）

1、常規負極體系為水系混料過程（溶劑為去離子水），因此來料無需干燥要求。此過程要求去離子水導電率在≤1us/cm。車間要求溫度:≤40℃，濕度:≤25%RH。

工藝示意圖如下

負極配料流程圖

2、來料確認完成后，首先制備膠液（CMC和水組成）。此時石墨C和導電劑倒入攪拌機進行干混，建議不抽真空，開啟循環水（干混時顆粒擠壓摩擦產熱嚴重）,低速15～20rpm，間隔≈15min刮料循環2-3次。接下來將膠液倒入攪拌機中開啟抽真空（≤-0.09mpa），低速15～20rpm刮料循環2次，再調整轉速（低速35rpm，高速1200～1500rpm）,運行15min～60min（具體依各廠家的自身的濕法工藝而定）。最后將SBR倒入攪拌機中，建議此時快速低時攪拌（SBR屬于長鏈高分子物，速度過高時間過長分子鏈易打斷失去活性），建議低速35-40rpm，高速1200～1800rpm，10-20min。

3、最后測粘度（2000～4000 mPa.s）、粒度（35um≤）、固含量（40-70%），抽真空過篩（≤100目）。具體的工藝值需要根據材料物性、混料工藝等影響有一定差異。車間要求溫度:≤30℃，濕度:≤25%RH。

三部分 涂布

1、正極涂布即將正極漿料擠壓涂或噴涂在鋁集流體AB面上，單面密度≈20～40 mg/cm2（NCM功率型），涂布烤箱溫度常規4-8節（或更多），每節烘烤溫度95℃～120℃按實際需要調整，避免烘烤開裂出現橫向裂紋和滴溶劑現象。轉移涂布輥速比1.1-1.2，間隙位打薄20-30um（避免拖尾導致在極耳位壓實過大，電池循環過程析鋰），涂布水份≤2000-3000ppm（具體要根據材料和工藝定）。車間正極溫度≤30℃，濕度≤25%。示意圖如下

涂布走帶示意圖

正負涂布極片圖

2、負極涂布即將負極漿料擠壓涂或噴涂在銅集流體AB面上，單面密度≈10～15 mg/cm2，涂布烤箱溫度常規4-8節（或更多），每節烘烤溫度80℃～105℃按實際需要調整，避免烘烤開裂出現橫向裂紋。轉移輥速比1.2-1.3，間隙位打薄10-15um，涂布水份≤3000ppm，車間負極溫度≤30℃，濕度≤25%。

四部分 正極制片

1、正極涂布干燥完，需要在工藝時間內進行對輥。對輥即對極片進行壓實，目前有熱壓和冷壓兩種工藝。熱壓壓實相對冷壓高，反彈率較低；但冷壓工藝相對簡單易操作控制。對輥主要設備到如下工藝值，壓實密度、反彈率、延伸率。同時要注意極片表面無脆片、硬塊、掉料、波浪邊等現象且間隙處不允許斷裂。此時車間環境溫度:≤23℃，濕度:≤25%。

壓實：單位體積敷料的質量，目前常規物料的真密度數據

常用壓實表

反彈率：一般反彈2-3um

延伸率：正極極片一般在≈1.002

極片對輥示意圖

2、正極對輥完接下來就是分條，即將整片極片分裁剪寬度一樣的小條（對應電池高度），分條要注意極片的毛刺，需要全檢極片的X和Y向的毛刺（借助二次元設備），縱向毛刺長度工藝Y≤1/2 H隔膜厚度。車間環境溫度≤23℃露點≤-30℃

分切示意圖

五部分 負極制片

1、負極制片與正極同樣操作，但工藝設計不同，車間環境溫度:≤23℃，濕度:≤25%。常見負極物質的真密度

常用負極壓實表

反彈率：一般在4-8um

延伸率：一般在≈1.0012

2、負極分條與正極分條工藝類似，X和Y向毛刺都需要控制。車間環境溫度≤23℃露點≤-30℃

六部分 正極片制備

分條完畢后，需對正極片進行干燥處理（120℃），再就是焊接鋁極耳和極耳包膠工藝。此時需要考慮極耳長度和整形寬度。

以**650型設計為例，設計極耳外露主要考慮到正極耳要焊接蓋帽和滾槽時合理配合。極耳外露過長，滾槽時易使極耳與鋼殼短路；過短極耳無法焊接蓋帽。極目前超聲焊頭有線狀和點狀，國內工藝較多采用線狀（過流、焊強考慮）。另采用高溫膠將極耳包覆，主要考慮到金屬毛刺和金屬碎屑造成短路風險。此車間環境溫度≤23℃，露點≤-30℃，正極水份含量≤500-1000ppm。

**650型正極耳焊接簡易工藝

卷繞型正極耳焊接示意圖

卷繞型正極耳包膠示意圖

七部分 負極片制備

需對負極片進行干燥處理（105-110℃），再就是焊接鎳極耳和極耳包膠工藝。也需要考慮極耳長度和整形寬度。此車間環境溫度≤23℃，露點≤-30℃，負極水分含量≤500-1000ppm。

**650型負極耳焊接簡易工藝

八部分 卷繞

卷繞就是將隔膜、正極片、負極片通過卷繞機成單個卷芯。原理是采用負極包住正極，再通過隔膜將正負極片隔離。因為常規體系負極作為電池設計的控制電極，容量設計高于正極，使在化成充電時正極的Li+能在負極“空位“存放。卷繞需要特別關注卷繞張力和極片對齊度。

卷繞張力小，會影響內阻和入殼率；張力過大易造成短路或斷片風險。對齊度指負極、正極和隔膜的相對位置，負極寬度59.5mm，正極58mm，隔膜61mm，三者劇中對齊，避免短路風險。卷繞張力一般在正張力0.08-0.15Mpa，負張力0.08-0.15Mpa，上隔膜張力0.08-0.15Mpa，下隔膜張力0.08-0.15Mpa，具體要依據設備和工藝調整。此車間環境溫度≤23℃，露點≤-30℃，水分含量≤500-1000ppm。

卷繞極片隔膜疊放順序示意圖

卷繞成卷芯示意圖

九部分 入殼

卷芯入殼前需要進行Hi-Pot測試電壓200～500V（測試是否存在高壓短路），吸塵處理（入殼前進一步控制粉塵）。這里需要強調鋰電的三大控制點水分、毛刺、粉塵。前面工序完成后，將下面墊墊入卷芯底部后彎折負極耳，使極耳面正對卷芯卷針孔，最后垂直插入鋼殼或鋁殼（以18650型號為例，外直徑≈18mm+高度≈71.5mm）。當然卷芯的橫截面積 < 鋼殼內截面積，大約入殼率在97%～98.5%，因為要考慮到極片反彈值和后期注液時下液程度。同入面墊工序，將上面墊也裝配完成。此車間環境溫度≤23℃，露點≤-40℃。

入殼示意圖

十部分 滾槽

1、將焊針（一般是銅質或合金材質），插入卷芯中間孔。常用焊針規格在Φ2.5*1.6mm，達到負極極耳焊接強度≥12N為合格，過低容易虛焊，內阻偏大；過高容易將鋼殼表面的鎳層焊掉，導致焊點處生銹露液等隱患。

2、滾槽簡單理解就是將卷芯固定在殼體內不晃動。此工序需特別注意橫向擠壓速度和縱向下壓速度匹配，避免橫向速度過大將殼體割破，縱向速度過快槽口鎳層脫落或影響槽高進行影響封口。需要檢測槽深、擴口、槽高工藝值是否達標（通過實際和理論計算）。常見的滾刀規格有1.0、1.2、1.5mm。滾槽完成后需要再次對整體吸塵處理，避免金屬碎屑，真空度≤-0.065Mpa，吸塵時間：1～2s 。此車間環境溫度≤23℃，露點≤-40℃。

點底焊和滾曹示意圖

十一部分 電芯烘烤

圓柱電芯經過滾槽之后，接下就是非常重要的一步：烘烤。電芯在制作過程中，會帶入一定的水分，如果不及時得把水分控制在標準之內，將會嚴重影響電池性能的發揮和安全性能。一般采用自動真空烤箱進行烘烤，整齊放入待烘烤電芯，在烘箱里面擺好干燥劑，設置參數，加熱升溫至85℃（以磷酸鐵鋰電芯舉例），需要經過幾個真空干燥循環才能達到標準。

幾種不同尺寸電芯烘烤標準：

十二部分 注液

將烘烤好的電芯進行水分測試，符合前面的烘烤標準后，才能進行下一步：注入電解液。將烘烤合格的電芯快速放入真空手套箱內，進行稱重，記錄重量，套上注液套杯，將設計好重量的電解液加入套杯中（一般會進行泡液實驗：將電芯放入電解液中，浸泡一段時間，測試電芯最大吸液量，一般按實驗量進行注液），放入真空箱中抽真空（真空度≤-0.09Mpa)，加速電解液侵潤極片，進行幾次循環后，取出電芯進行稱重，計算注液量是不是符合設計值，少了需要進行補液，超了需要倒掉多余部分，直到符合設計要求。手套箱環境：溫度≤23℃，露點≤-45℃。

十三部分 超焊蓋帽

提前將蓋帽放入手套箱中，一手將蓋帽緊扣在超焊機下模具，一手拿電芯，電芯正極耳與蓋帽極耳對齊，確認正極耳與蓋帽極耳對齊OK后，踩下超焊機腳踏板開關。之后需要全檢電芯：自檢極耳焊接效果①觀察極耳是否對齊②輕拉極耳，看極耳是否松開。超焊蓋帽虛焊的電芯需要重新進行超焊。

超焊機設備參數經驗值：

十四部分 封口

圓柱型鋰電池蓋帽焊接按壓完成后，進行稱重分檔補液處理。然后就是鋰電池封裝最后工序-封口，常規封口采用蹲封，即由預封、二封和三封組成。封口工藝主要設計密封圈的壓縮比、鋼殼擴口尺寸、封口后肩高尺寸、封口后拉斷和開啟壓力設計。此時環境溫度≤23℃，露點≤-35℃。

1）密封圈

壓縮比：60%～80%，是影響封口壓力的重要因素之一

耐溫：120℃～140℃

材質：一般為聚乙炳烯類

2）拉斷開啟壓力

拉斷壓力：電池在使用過程中，內部壓力達到一定值，使鋁片焊點與下環片斷開，內部切斷電流回路，使正負極斷路，小圓柱型拉斷壓力一般在1.2～1.5 M Pa。

開啟壓力：如果電池內部壓力進一步惡化（電解液氧化還原產氣、水份超標等），導致壓力超過1.6～2.0M Pa（蓋帽上環的凹印刻痕破裂壓力值），凹印會破裂進而泄壓。

3）其它參數需要依電池型號來設計，具體工藝名稱包括如下表所示

常規設計參數

蓋帽示意圖

十五部分 清洗

由于封完口，電池殼體表面會殘留電解液或其它有機溶劑，而在封口和點底焊處鍍鎳層（2μm～5μm）容易脫落，極易生銹。因此需要對其做清洗和防銹處理，此時環境溫度≈25℃。

一般清洗工藝

1）亞硝酸鈉溶液噴淋清洗一遍

2）去離子水噴淋清洗一遍

3）風槍吹干，干燥40℃～60℃

4）刷防銹油

十六部分 化成

1、鋰電池封裝完畢后，最后工序化成（也是影響電池性能最重要工序之一）。所謂化成指給一定的電流，使得鋰電池正負極活性物質被激發，最后使電池具有放電能力的電化學過程。

影響化成的因素條件有化成電流、SOC、老化時間及溫度，還需要考慮電池材料體系和產能要求。化成不是僅簡單的充放電，而是衡量對電池性能的影響。需要做大量的研究和驗證，與電池進行匹配。

化成充放電示意圖

2、化成對電池哪些電性能產生影響？

1）首效，次放電容量/預充容量之和＝首效%

2）放電容量，充電恒流比，放電平臺時間

3）倍率性能

4）循環性能

5）自放電性能

6）交流內阻值

……

例如動力類LFP（磷酸亞鐵鋰）的化成工藝研究如下表

3、化成小結

1）≥65℃老化時間過長對后期電性能負相關

2）預充SOC對首次充放電效率有一定影響，首效與放電容量正相關

3）大電流影響倍率和循環性能

……

4、化成過程異常有哪些？

異常數據需要10ms～100ms級的采樣測試系統，數據結合工藝、配方進行分析

CC-CV曲線

1）恒流充電階段：U不升反降，變化斜率較大，內部可能存在微短路；恒壓充電階段：I不降反升，變化斜率較大，內部可能存在微短路。

2）化成也會出現充不進電？化成高壓？化成低壓？內阻異常？

十七部分 分容

分容即對化成完的電池進行充放電，統計電池的容量、充電恒流比、放電平臺電壓、內阻進行區分，以便分檔配組。

1）容量：指放電的容量，一般會循環3～5次取中間某次放電容量為額定容量。一般三元類電池充放電流為0.5C，磷酸亞鐵鋰為0.5C～1C，鈦酸鋰電池為1C，鈷酸鋰電池為0.2C～0.5C等

2）充電恒流比：充電過程中，恒流充入容量/（恒流+恒壓充入容量之和）*100%

3）放電平臺時間：指在電池在≈標稱電壓放電持續時間

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