（2025年版）锂电池电芯生产加工实践指南

（2025年版）锂电池电芯生产加工实践指南目的本指南旨在为初学者提供一份详细、可直接照做的锂电池电芯生产加工操作指南，帮助其了解锂电池电芯生产加工的全过程，掌握相关操作技能和注意事项，确保生产出符合质量要求的锂电池电芯。前置条件知识储备初学者需要了解锂电池的基本原理、结构和分类知识，熟悉锂电池电芯生产涉及的化学、物理等基础知识。可以通过学习相关专业书籍、在线课程等方式进行知识积累。场地准备1.选择合适的生产场地，面积应根据生产规模确定，一般要求通风良好、干燥、清洁，地面应平整、防滑。2.对场地进行合理规划，划分原材料储存区、生产加工区、成品检验区、成品储存区等不同功能区域，并设置明显的标识。3.安装必要的通风设备、消防设备和安全防护设施，确保生产场地符合安全要求。设备与工具1.采购锂电池电芯生产所需的设备，包括搅拌机、涂布机、辊压机、分切机、卷绕机、注液机、封口机、化成设备等。2.准备好生产所需的工具，如扳手、钳子、螺丝刀、万用表等，并对设备和工具进行调试和检查，确保其正常运行。原材料1.采购锂电池电芯生产所需的原材料，包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜等。2.对原材料进行质量检验，确保其符合生产要求。原材料应储存在干燥、阴凉、通风的环境中，并按照规定的储存条件进行存放。人员培训1.对参与生产的人员进行专业培训，培训内容包括锂电池电芯生产工艺、设备操作、安全注意事项等。2.培训结束后，对人员进行考核，考核合格后方可上岗操作。详细步骤原材料准备1.正极材料处理将采购的正极材料进行过筛，去除其中的杂质和大颗粒物质。过筛时应选择合适的筛网孔径，确保正极材料的粒度符合要求。根据生产配方，将过筛后的正极材料与导电剂、粘结剂等添加剂按照一定的比例进行称量。称量时应使用高精度的电子天平，确保称量准确。将称量好的正极材料和添加剂加入到搅拌机中，加入适量的溶剂，在一定的转速和时间下进行搅拌，使物料充分混合均匀。搅拌过程中应注意控制搅拌速度和时间，避免物料团聚和沉淀。2.负极材料处理对负极材料进行石墨化处理，提高其电化学性能。石墨化处理应在高温炉中进行，控制好处理温度和时间。处理后的负极材料进行过筛，去除杂质和大颗粒物质。按照配方要求，将负极材料与导电剂、粘结剂等添加剂进行称量和混合，加入适量的溶剂，在搅拌机中进行搅拌，使物料均匀混合。3.电解液配制根据锂电池的类型和性能要求，选择合适的锂盐和有机溶剂。锂盐一般选用六氟磷酸锂等，有机溶剂可选用碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等。在干燥、无氧的环境中，将锂盐缓慢加入到有机溶剂中，同时进行搅拌，使锂盐充分溶解。溶解过程中应注意控制温度和搅拌速度，避免锂盐分解和溶剂挥发。加入添加剂，如成膜添加剂、阻燃添加剂等，进一步改善电解液的性能。添加剂的加入量应根据配方要求进行精确控制。对配制好的电解液进行过滤，去除其中的杂质和颗粒物质。过滤后，将电解液储存在密封的容器中，避免与空气和水分接触。4.隔膜准备选择合适的隔膜材料，如聚乙烯、聚丙烯等微孔膜。隔膜应具有良好的化学稳定性、机械强度和离子透过性。对隔膜进行裁剪，使其尺寸符合生产要求。裁剪时应注意保持隔膜的平整和清洁，避免划伤和污染。极片制造1.涂布将搅拌好的正极浆料和负极浆料分别输送到涂布机的料槽中。调整涂布机的参数，包括涂布速度、涂布厚度、涂布宽度等，确保极片的厚度和均匀性符合要求。一般来说，正极极片的涂布厚度在100200μm之间，负极极片的涂布厚度在80150μm之间。将铜箔（负极集流体）和铝箔（正极集流体）分别安装在涂布机的放卷装置上，通过涂布头将浆料均匀地涂覆在集流体上。涂布过程中应注意控制涂布的平整度和一致性，避免出现气泡、划痕等缺陷。涂布后的极片通过烘干装置进行烘干，去除浆料中的溶剂。烘干温度和时间应根据浆料的成分和涂布厚度进行调整，一般烘干温度在80120℃之间，烘干时间在1030分钟。2.辊压将烘干后的极片输送到辊压机中，通过辊压辊对极片进行辊压，提高极片的压实密度。辊压过程中应控制好辊压压力、辊压速度和辊间距，确保极片的压实密度符合工艺要求。一般来说，正极极片的压实密度在3.23.8g/cm³之间，负极极片的压实密度在1.41.8g/cm³之间。对辊压后的极片进行厚度测量和外观检查，确保极片的厚度均匀性和表面质量符合要求。3.分切根据电芯的设计要求，使用分切机将辊压后的极片分切成合适的尺寸和形状。分切时应注意控制分切刀的锋利度和切割速度，避免极片出现毛刺和撕裂现象。对分切后的极片进行分选，去除有缺陷的极片，确保用于电芯组装的极片质量合格。电芯组装1.卷绕将分切好的正极极片、负极极片和隔膜按照一定的顺序安装在卷绕机上。一般来说，隔膜位于正极极片和负极极片之间，起到隔离正负极的作用。调整卷绕机的参数，包括卷绕速度、卷绕张力、卷绕圈数等，确保卷绕的电芯尺寸和形状符合设计要求。卷绕过程中应注意控制卷绕的紧实度和同心度，避免出现极片褶皱和短路现象。卷绕完成后，对电芯进行外观检查，确保电芯的表面平整、无破损和变形。2.入壳选择合适的电芯外壳，外壳材料一般有铝壳、钢壳等。对电芯外壳进行清洗和烘干处理，去除表面的油污和杂质。将卷绕好的电芯放入电芯外壳中，注意电芯的正负极方向应与外壳的极柱方向一致。3.焊接使用焊接设备将电芯的正负极极耳分别与外壳的极柱进行焊接，确保焊接牢固、接触良好。焊接过程中应控制好焊接电流、焊接时间和焊接压力，避免出现虚焊、假焊等问题。对焊接后的电芯进行外观检查和电气性能测试，确保焊接质量符合要求。注液与封口1.注液将焊接好的电芯放入注液机的注液腔中，对电芯进行抽真空处理，去除电芯内部的空气和水分。通过注液机将配制好的电解液注入到电芯内部，注液量应根据电芯的设计要求进行精确控制。注液过程中应注意控制注液速度和注液压力，避免电解液泄漏和飞溅。注液完成后，对电芯进行静置，使电解液充分渗透到极片中。静置时间一般在1224小时之间。2.封口使用封口机对注液后的电芯进行封口处理，确保电芯内部的电解液密封良好，防止电解液泄漏。封口过程中应控制好封口压力和封口温度，确保封口质量符合要求。对封口后的电芯进行外观检查和密封性测试，确保电芯无电解液泄漏现象。化成与检测1.化成将封口后的电芯放入化成设备中，按照一定的充放电制度对电芯进行化成处理。化成过程中，电芯内部会发生一系列的化学反应，形成稳定的固态电解质界面膜（SEI膜），从而提高电芯的性能和稳定性。化成过程一般分为预充、主充和放电三个阶段，每个阶段的充放电电流、电压和时间应根据电芯的设计要求进行调整。化成过程中应密切监测电芯的电压、电流和温度变化，确保化成过程安全、稳定。2.检测化成完成后，对电芯进行外观检查，确保电芯表面无损伤、无变形、无电解液泄漏等问题。对电芯的电气性能进行检测，包括开路电压、内阻、容量、充放电效率等。检测设备应定期进行校准，确保检测结果准确可靠。对电芯进行安全性检测，包括过充保护、过放保护、短路保护等。通过模拟各种极端情况，检测电芯的安全性能是否符合要求。包装与储存1.包装对检测合格的电芯进行清洁和干燥处理，去除表面的灰尘和水分。使用合适的包装材料对电芯进行包装，包装材料应具有良好的绝缘性、防潮性和防震性。常见的包装材料有塑料薄膜、纸盒等。在包装上标明电芯的型号、规格、容量、生产日期等信息，以便于识别和管理。2.储存将包装好的电芯储存在干燥、阴凉、通风的环境中，储存温度一般在2030℃之间，相对湿度应控制在60%以下。电芯应按照型号、规格、批次等进行分类存放，避免混放。储存过程中应定期对电芯进行检查，确保电芯的质量稳定。常见问题与排错提示原材料相关问题1.正极材料团聚原因：搅拌不充分、溶剂选择不当、添加剂用量不合适等。解决方法：延长搅拌时间、提高搅拌速度，选择合适的溶剂和添加剂，并精确控制其用量。2.电解液泄漏原因：密封不良、容器破损等。解决方法：检查密封情况，更换密封件或容器，确保电解液储存和使用过程中的密封性。3.隔膜污染原因：操作环境不清洁、人员操作不当等。解决方法：保持操作环境清洁，操作人员应佩戴干净的手套和口罩，避免隔膜受到污染。极片制造问题1.涂布厚度不均匀原因：涂布机参数设置不当、浆料流动性不佳等。解决方法：重新调整涂布机的参数，如涂布速度、压力等，改善浆料的流动性，可适当调整浆料的粘度和固含量。2.辊压后极片开裂原因：辊压压力过大、极片干燥过度等。解决方法：降低辊压压力，调整极片的烘干温度和时间，确保极片的水分含量在合适范围内。3.分切极片有毛刺原因：分切刀不锋利、切割速度过快等。解决方法：更换锋利的分切刀，降低切割速度，减少极片毛刺的产生。电芯组装问题1.卷绕时极片褶皱原因：卷绕张力不均匀、隔膜与极片贴合不紧密等。解决方法：调整卷绕张力，确保张力均匀稳定，检查隔膜与极片的贴合情况，必要时进行调整。2.焊接虚焊原因：焊接参数设置不当、极耳表面有油污等。解决方法：重新调整焊接电流、时间和压力等参数，对极耳表面进行清洁处理，去除油污和杂质。3.入壳时电芯损坏原因：外壳尺寸不合适、入壳操作不当等。解决方法：选择合适尺寸的外壳，规范入壳操作流程，避免电芯受到外力挤压和碰撞。注液与封口问题1.注液量不准确原因：注液机计量不准确、操作人员操作失误等。解决方法：定期对注液机进行校准，提高操作人员的操作技能，确保注液量准确。2.封口不严原因：封口压力不足、封口温度不合适等。解决方法：调整封口压力和温度，确保封口