锂电池制造的13大流程及关键参数

随着技术不断发展，电池的各种全新制造工艺和技术层出不穷。今天我们就来看一看，锂电池的详细制作工艺。首先，锂电池制作可分为正极配料、负极配料、涂布、正极制片、负极制片、正极片制备、负极片制备、卷绕、入壳、滚槽、电芯烘烤、注液、超焊盖帽共13大步骤。

1. 正极配料

锂电池的正极材料由活性物、导电剂、粘结剂组成，其具体制作流程如下：

来料确认&烘烤

一般导电剂需大约120℃烘烤8小时，粘结剂PVDF则需约80℃烘烤8小时，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。

配置PVDF胶液

如果采用湿法工艺，则需要提前配好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，胶液配出容易泛黄，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℃。

正极浆料

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。此时常规工艺要求温度≤30℃、湿度≤25%RH、真空度≤-0.085MPa。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）。

2. 负极配料

负极和正极相似，除了活性物、导电剂、粘接剂以外，还需要分散剂。

来料确认

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。

制备胶液

料确认完成后，首先制备胶液。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15分钟刮料循环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15-60分钟（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，10-20分钟。

黏度测量

参考数值如下：黏度2000-4000mPa·s、粒度≤35μm、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。

3. 正极涂布

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20-30μm（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而定）。车间正极温度≤30℃，湿度≤25%。

4. 负极涂布

将负极浆料挤压涂或喷涂在铜集流体AB面上，单面密度约10-15mg/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10-15μm，涂布水份≤3000ppm，车间负极温度≤30℃，湿度≤25%。

5. 正极制片

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；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：

反弹率：一般反弹2-3μm； 延伸率：正极极片一般在1.002左右。

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℃。

6. 负极制片

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：

反弹率：一般在4-8μm左右； 延伸率：一般在1.0012左右。

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℃。

7. 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。

以某锂电池设计为例，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、焊接可靠性强），极耳包胶则考虑极耳与钢壳的绝缘性，包胶尺寸要工艺控制。车间环境温度≤23℃、露点≤-30℃。

8. 负极片制备

与正极片相同操作，此时负极耳一般采用点焊超声焊头，极耳采用镍带（绝缘性强，不易与钢壳短路），此时负极包胶要注意包胶长度和位置（与正极耳成错位交错）。车间环境温度≤23℃、露点≤-30℃。

9. 卷绕

卷绕即将正负极片与隔膜按工艺要求卷成圆筒。此时正极耳需居中且在外，负极耳在内，防止极耳与壳短路。卷绕工艺需注意隔膜褶皱、极片起皱、卷芯内阻、焊点强度、圆芯平整度、极耳直角度等。车间环境温度≤23℃、露点≤-30℃。

10. 入壳

即将卷绕完成的电芯装入不锈钢壳（根据设计不同有方壳、圆壳、铝壳、软包等）。此时极耳包胶工艺需严格执行，防止电芯短路。装壳后需再次对壳内空气进行抽真空处理。车间环境温度≤23℃、露点≤-30℃。

11. 滚槽

即对电芯进行压缩和整形，使电芯与钢壳更好地接触，保证电池的机械性能和使用寿命。此时需注意滚槽深度和宽度，以确保电芯和钢壳的紧密接触。车间环境温度≤23℃、露点≤-30℃。

12. 电芯烘烤

对入壳电芯进行高温烘烤，去除电芯内部水分。烘烤温度和时间需严格控制，以保证电芯性能。常规工艺温度100-120℃，时间12-24小时。车间环境温度≤23℃、露点≤-30℃。

13. 注液

即将电解液注入电芯，电解液的种类和注液量需根据电池设计进行选择和控制。注液后需对电芯进行抽真空处理，保证电解液均匀分布在电芯内部。车间环境温度≤23℃、露点≤-30℃。

14. 超焊盖帽

即将电芯盖帽进行焊接，密封电芯。此时需注意焊接工艺和质量，保证电芯密封性和电性能。焊接完毕后需对电芯进行测试，确保其符合设计要求。车间环境温度≤23℃、露点≤-30℃。

这13个步骤是锂电池制造的关键，每一步的工艺参数和质量控制都直接影响电池的性能和寿命。各个工序的温度、湿度、真空度等参数要求需要严格执行，以确保锂电池的高质量。

​氧化锆陶瓷研磨珠在锂电池制作流程中的作用

氧化锆陶瓷研磨珠在锂电池制作流程中起着至关重要的作用，主要集中在正极和负极材料的配料和浆料制备阶段。以下是氧化锆陶瓷研磨珠在锂电池制作流程中的作用综述：

1. 提高混料均匀性

氧化锆陶瓷研磨珠具有高密度和高硬度，在混料过程中能够有效地分散和混合活性物质、导电剂和粘结剂，确保浆料的均匀性。这对于正极和负极材料的制备尤为重要，因为均匀的浆料能够保证电池的性能稳定性。

2. 增强分散效果

在负极材料的制备过程中，氧化锆陶瓷研磨珠可以增强导电剂和活性物质的分散效果，防止颗粒团聚。这有助于提高负极浆料的均匀性，从而提升电池的整体性能。

3. 缩短研磨时间

氧化锆陶瓷研磨珠的高效能量传递特性能够缩短研磨时间，提高生产效率。这对于大规模生产锂电池来说尤为关键，能够降低生产成本，提升产量。

4. 保持浆料稳定性

高效的研磨作用能够保持浆料的稳定性，防止材料的沉淀。这对于确保涂布阶段的顺利进行非常重要，能够减少涂布缺陷，保证极片的一致性。

5. 提高涂布质量

通过提高浆料的均匀性，氧化锆陶瓷研磨珠间接提升了涂布质量。均匀的浆料在涂布过程中能够形成平整的涂层，减少缺陷，提升极片的整体质量。

6. 改善电池性能

氧化锆陶瓷研磨珠在浆料制备过程中提高了材料的均匀性和稳定性，这直接影响了电池的电化学性能。均匀的材料分布能够提高电池的容量、一致性和循环寿命。

7. 提升生产工艺

氧化锆陶瓷研磨珠的高耐磨性和化学稳定性使其在高强度的生产环境中依然能够保持良好的性能。这有助于延长设备的使用寿命，减少生产过程中的磨损和污染。

综述

氧化锆陶瓷研磨珠在锂电池制作流程中，通过提高混料均匀性、增强分散效果、缩短研磨时间、保持浆料稳定性、提高涂布质量、改善电池性能和提升生产工艺等多个方面，发挥了重要作用。其高效的研磨和分散能力不仅提升了浆料的质量，还对整个电池制造过程的效率和产品质量起到了积极的推动作用。