锂离子电池制造工序简要介绍

L逸轩 2023-03-24 发布于重庆

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上一期我们对锂离子电池做了一个简要的介绍，相信大家应该对锂离子电池有个初步的认识，这一期我们就站在设备的角度对锂离子电池的制造工序做个简要的介绍。

首先说明的是，每个型号的锂离子电池在制造的工序会有所差别，并不是所有的锂离子电池的制造工序都一样的，这次我们就从市场上选一款比较常用的，而且不论是在工艺和还是应用都较为成熟的电池作为案例来进行讲解。我们就拿市场上较为成熟18650电池作为案例吧，这款电池无论在新能源汽车还是各种电动工具的实际应用中，都较为广泛。

我们先描述下18650锂离子电池的基本工作原理吧。

锂离子电池工作原理简单来讲就是充放电原理。当电池充电时，锂离子在电池正极形成，锂离子通过电解液到达负极。碳，也就是负极，具有许多微孔的层状结构，到达负极的锂离子嵌入在碳层的微孔中。锂离子嵌入越多，充电容量越大。

同样的道理，当电池放电时(我们使用电池的过程)，嵌在负极碳中的锂离子就会出来，并回到正极。锂离子越回到正极，放电容量越大。当我们谈论电池容量时，我们指的是放电容量。

在锂离子电池的充放电过程中，锂离子从正极运动到负极，再到正极。让我们把锂离子电池想象成一把摇椅。摇椅的两端是电池的南北两极。锂离子，就像一个优秀的运动员，在摇椅的两端来回运动，所以，锂离子电池又叫摇椅式电池。

我们来看一下它的正负极基本反应方程式：

正极充电：

LiCoO2————Li1-xCoO2 xLi xe-

正极放电：

Li1-xCoO2 xLi xe-————LiCoO2

负极充电：

C xLi xe-————CLix

负极放电：

CLix————C xLi xe-

其中，总的反应方程式可归纳为：

充电：

LiCoO2 C————Li1-xCoO2 CLix

放电：

Li1-xCoO2 CLix————LiCoO2 C

以上就是锂离子电池的基本工作原理。

下面我们正式介绍18650锂离子电池的制造工序，因为工艺的差别，每家新能源电池制造企业在工序的命名和分区都会有差别，每个制造企业都会有自己的制造体系，有的企业对每一道工序都会有详细的命名，有的就只是做个大概的描述，我就按照18650大体的工序来做个简要的描述。

18650的制造工序主要分为五大段：

一、制浆段、二、制片段；三、卷绕段；四、装配段；五、化成、分容段

一、制浆段分为三道工序：

1、投料工序；2、制胶工序；3、搅拌工序

发展到今天，从最初的原材料投料到搅拌成浆，已经形成一套完整的全自动化系统，锂电行业称之为螺杆线系统，也有称作为投料搅拌系统或者制浆系统。整个制浆系统会根据锂离子电池工艺配方的不同也会发生改变，其中涉及原材料种类、用量、时间、顺序等等。目前，所了解的制浆系统中，设备的称重精度和投料精度是比较重要的两个参数，怎么保证和提高这两个参数，也成为各大制造商追求的节点，当然，还有很多参数不容忽视的，这里只是简单的介绍，后期在对设备进行详细介绍。

二、制片段分为三道工序：

1、涂布工序；2、对辊工序；3、分切工序

从制片段对辊工序开始，根据锂离子电池型号的变化，制造工序就会发生根本性的变化，在极片辊压之前，锂电池的制造工序不会发生太大的变化。极片辊压之后，软包动力锂电池就会出现模切工序，有的制造企业把模切工序和分切分开，有的企业则把模切和分切相结合形成模切、分切一体。为了简化工序，降低设备成本，对辊和分切也结合成辊、分一体机，总之，各有各的优势吧。但是，后期的各大制造工序肯定会在保证产品的品质的前提下，朝着简化、低成本、高效率的方向发展。

三、卷绕段分为四道工序：

1、极片烘烤工序；2、卷绕工序；3、X-ray检测；4、电芯烘烤

卷绕工序主要针对圆柱形、方形电池，动力软包电池基本采用的是叠片工艺，基本都是通过叠片工艺代替卷绕工艺这道制造工序了。动力软包目前最大的优势就是对电池内部空间的利用率较高，这也使得电池的容量得到了进一步的提升。

四、装配段分为十二道工序：

1、上料入壳；2、滚槽；3、电芯烘烤；4、注液；5、激光焊接；6、封口；7、清洗；8、喷码；9、外观检测；10、X-ray检测；11、涂油（防锈油）；12、包蓝膜

以上的装配段就是所了解圆柱18650电池的基本制造工序，制造工序命名可能会和大家所熟悉的存在差异，例如上料入壳就包括了极耳与钢壳底部的焊接；激光焊接工序，也包括了上垫片和上帽盖，有的制造企业可能会统称为上帽盖，有的制造企业则会分开命名更方便来区分，上帽盖单独一道工序，激光焊接（极耳焊接）单独一道工序，方形电池和软包电池就会发生根本性的改变。

五、化成分容段则分为十六道工序：

1、预化成；2、第一次高温存储；3、高温化成；4、OCV-0；5、第二次高温存储；6、第一次常温存储；7、OCV-1；8、第二次常温存储；9、OCV-2；10、第三次常温存储；11、OCV-3；12、分容；13、第四次常温存储；14、OCV-4；15、等级分选；16、喷码包装