揭秘!锂电池制造工艺设计全解析
锂电设备生产工艺全解析
目录索引一、锂电设备行业全景 (2)（一）锂电生产工艺及设备 (2)（二）前段设备：生产效率提升，市场份额加速集中 (4)（三）中段设备：电池形态迭代，卷绕+叠片成核心工艺设备 (9)（四）后段设备：电池品质升级，化成分容设备重要性提升 (20)一、锂电设备行业全景（一）锂电生产工艺及设备锂电池设备作为生产工艺设备，直接决定了锂电池的品质和一致性。
锂电池按照形态可分为圆柱电池、方形电池和软包电池等，其生产工艺有一定差异，但大体上其工艺流程可分为前端工序（极片制作）、中端工序（电芯制作）以及后端工序（化成分容及电池组装）。
图1：锂电池生产工艺流程图数据来源：高工锂电，钜大锂电，广发证券发展研究中心锂电前段工艺的内容是极片制作，主要工序包括搅拌、涂布、辊压、分切、制片、模切等过程，对应的主要设备包括真空搅拌设备、涂布设备、辊压设备、分切设备、制片设备、模切设备等。
中段工艺的内容是电芯制作，主要工序包括卷绕/叠片、入壳、点焊、烘烤、注液、封口、清洗等过程，对应的主要设备包括卷绕设备、叠片设备、入壳设备、滚槽设备、封口设备、焊接设备等。
后段工艺的内容是电池组装，主要工序包括化成分容、pack组装等过程，对应的主要设备包括化成分容柜、激光点焊机等。
表1：锂电生产主要工艺、对应设备和国内相关企业数据来源：赢合科技招股说明书，高工锂电，钜大锂电，广发证券发展研究中心锂电前、中、后段设备的价值量占比分别约为35%、30%、35%。
其中前、中、后段工艺最核心、价值量也最高的设备分别为涂布机、卷绕/叠片机、化成分容柜。
由于锂离子电池的安全性能要求很高，因此在电池制造过程中对锂电设备的精度、稳定性和自动化水平都有极高的要求。
图2：锂电设备投资占比（2018）图3：孚能科技生产设备价格（万元）数据来源：高工锂电，广发证券发展研究中心 数据来源：孚能招股说明书，广发证券发展研究中心（二）前段设备：生产效率提升，市场份额加速集中锂电前段工艺的内容是极片制作，主要工序包括搅拌、涂布、辊压、分切、制片、模切等过程，对应的主要设备包括真空搅拌设备、涂布设备、辊压设备、分切设备、制片设备、模切设备等。
锂电池PACK工艺详解
将电池放置在一定的环境下进行老化处理，确保电池的性能和品质稳定。
04
锂电池pack工艺中的关键控制要素
电芯的品质控制
生产源头控制
01
对电芯的生产过程进行严格把控，确保原材料的品质和生产工
艺的稳定性，从而保证电芯的质量。
质量检测标准
02
制定严格的电芯质量检测标准，对电芯的性能、安全性、可靠
性等方面进行全面检测，确保电芯符合要求。
电池组装的精度问题及解决方案
问题：电池组装的精 度不高，如电芯与电 池外壳的配合不良、 连接片焊接不牢固等 。
解决方案
采用高精度的组装设 备和工艺，提高电池 组装的精度和稳定性 。
对组装过程中的各个 环节进行严格的控制 和检测，确保每个环 节的质量和精度符合 要求。
采用自动化和智能化 技术，减少人为因素 对组装精度的影响。
3. 保护板的焊接：将保护板焊接到电池组上，以保护 电池组不受过充、过放和短路等影响。
5. 电池组的终检和包装：对测试合格的电池组进行最 终检查，并进行包装，确保产品符合客户要求。
pack工艺的基本要求
锂电池pack工艺的基本要求包括以下几 点
4. 质量稳定：pack工艺必须保证产品质 量的一致性和稳定性，以满足客户的需 求。
3. 生产效率高：pack工艺必须具备高效 的生产能力，以满足大规模生产的需求 。
1. 安全可靠：pack工艺必须确保锂电池 的安全性和可靠性，避免出现短路、过 充、过放等问题。
2. 性能稳定：pack工艺必须保证锂电池 的性能稳定性，包括容量、电压、循环 寿命等指标。
02
锂电池pack工艺的前期准备
05
锂电池pack工艺中可能遇到的问题 及解决方案
“锂电池”生产过程图解，超详细！
“锂电池”生产过程图解，超详细！
编者按
“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。
锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。
锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。
我们所熟知的特斯拉电动汽车便是用的18650锂离子电池通过串并联组成的电池板。
下面将图文解读锂电池21道生产工序，了解锂电池的制造过程。
第一步：负极匀浆。
第二步：正极匀浆。
第三步：涂布。
第四步：碾压。
第五步：分切。
第六步：烘烤。
第七步：卷绕。
第八步：入壳。
第九步：点焊。
第十步：烘烤。
第十一步：注液。
第十二步：焊盖帽。
第十三步：清洗。
第十四步：干燥储存。
第十五步：检测对齐度。
第十六步：壳体喷码。
第十七步：化成。
组装后的电池，被给予一定的电流，使电池正负极活性物质被激发，最后使电池具有放电能力的电化学过程称为化成，电池只有经过化成后才能作为电源使用。
第十八步：OCV测量。
第十九步：常温度储存。
第二十步：分容。
电池在制造过程中，因工艺原因使电池的实际容量不可能完全一致，通过一定的充放电检测，将电池按容量分类的过程称为分容。
第二十一步：最后工序。
怎么样？这工艺复杂吗？来源：机械学霸。
锂电池生产工艺及参数
锂电池生产工艺及参数锂电池是一种高能量密度、长寿命、环保的电池，被广泛应用于移动设备、电动汽车、储能系统等领域。
下面将介绍锂电池的生产工艺及参数。
一、正极材料制备工艺1. 混合材料：将锂铁磷酸、碳酸锂、氧化镍、氧化钴等按一定比例混合，加入适量的粘合剂和溶剂，搅拌均匀。
2. 涂布：将混合材料涂布在铝箔或铜箔上，形成正极片。
3. 干燥：将正极片放入烘箱中，进行干燥处理。
4. 压片：将干燥后的正极片放入压片机中，进行压片处理。
5. 切割：将压片后的正极片切割成适当大小。
二、负极材料制备工艺1. 混合材料：将石墨、聚丙烯、碳黑等按一定比例混合，加入适量的粘合剂和溶剂，搅拌均匀。
2. 涂布：将混合材料涂布在铜箔上，形成负极片。
3. 干燥：将负极片放入烘箱中，进行干燥处理。
4. 压片：将干燥后的负极片放入压片机中，进行压片处理。
5. 切割：将压片后的负极片切割成适当大小。
三、电解液制备工艺1. 配制电解液：将碳酸二甲酯、乙二醇、丙二醇、氟化锂等按一定比例混合，搅拌均匀。
2. 过滤：将配制好的电解液过滤，去除杂质。
四、电池组装工艺1. 组装：将正极片、负极片和隔膜按一定顺序叠放，形成电池芯。
2. 注液：将电解液注入电池芯中。
3. 封口：将电池芯封口，形成成品电池。
五、电池参数1. 电压：锂电池的电压一般为3.6V或3.7V。
2. 容量：锂电池的容量一般以毫安时（mAh）为单位，表示电池能够供应的电流量。
3. 充放电倍率：锂电池的充放电倍率表示电池能够承受的最大充放电电流。
4. 循环寿命：锂电池的循环寿命表示电池能够进行多少次充放电循环。
以上是锂电池的生产工艺及参数，锂电池的制备工艺和参数不断改进和提高，以满足不同领域的需求。
锂电池生产制作流程及详解
锂电池生产制作流程及详解锂电池是一种利用锂离子在正负极之间迁移产生电能的二次电池。
它具有高能量密度、长寿命、轻质小巧等优点，被广泛应用于手机、电动车、无人机等设备中。
下面将详细介绍锂电池的生产制作流程。
1.原材料准备生产锂电池的关键原材料主要有正极材料、负极材料、电解液和隔膜。
正极材料通常为氧化钴、氧化镍或锰酸锂等，负极材料为石墨或锂钛酸锂等。
电解液一般由锂盐和有机溶剂组成，隔膜则用于隔离正负极。
2.正负极制备将正极材料和负极材料加工成合适的形状和尺寸，一般是将它们混合后制成浆料，再涂覆在铝、铜等金属箔上，形成正负极片。
这些金属箔将用作电池的电流收集器。
3.组装电池片将正负极片叠加在一起，两极之间用隔膜隔开，形成一个电池片。
在叠加过程中，需要注意正负极材料的对齐，以确保电池性能。
4.注入电解液将电池片放入容器中，注入预先配好的电解液。
电解液会被锂离子吸附，从而形成可逆的电化学反应。
5.封装和密封将装有电池片和电解液的容器密封，通常使用铝箔和塑料膜进行封装，以防止电解液泄漏和外界杂质的进入。
6.电化学成形将封装好的电池进行电化学成形，即通过外部电流的作用，让锂离子在正负极之间产生氧化还原反应。
这一过程将导致电池的充电和放电特性的形成。
7.容量测试和分级对生产出的锂电池进行容量测试，以确认其性能是否符合要求。
然后将其按照容量分级，以满足不同应用场景的需求。
8.终测和整合对分级后的锂电池进行最后一次测试，确保其质量和性能。
然后将其整合到手机、电动车等设备中，以提供电力支持。
总结：锂电池的生产制作流程包括原材料准备、正负极制备、组装电池片、注入电解液、封装和密封、电化学成形、容量测试和分级、终测和整合等步骤。
每个环节都十分关键，只有确保每个步骤的质量可控和稳定性，才能生产出高质量的锂电池产品。
超详细锂电池生产的工艺与核心设备
超详细锂电池生产的工艺与核心设备一、锂电池生产制造流程及核心设备（一）生产流程锂电池的生产工艺分为前、中、后三个阶段，前段工序的目的是将原材料加工成为极片，核心工序为涂布；中段目的是将极片加工成为未激活电芯；后段工序是检测封装，核心工序是化成、分容。
锂电设备按照电池生产制造流程，划分为前段设备、中段设备、后段设备。
前段设备价值占比约40%，其中涂布机价值占75%，辊压机价值大于分切机。
三元材料对前段设备的性能要求更高，前段设备价值占比会逐步增加。
中段设备价值占比约30%，其中卷绕机价值占比70%。
目前卷绕机市场集中度较高，CR3达到60%-70%。
卷绕机高端市场受到韩国KOEM和日本CKD的竞争，国内高端市占率50%。
后段设备价值占比约30%，其中化成分容系统占70%，组装占30%。
（二）前段：打造涂覆有正负极活性物质的极片1、前段工序前段工序主要包括浆料搅拌、正负极涂布、辊压、分切、极片制作和模切。
搅拌：先使用锂电池真空搅拌机，在专用溶剂和黏结剂的作用下，混合粉末状的正负极活性物质，经过高速搅拌均匀后，制成完全没有气泡的浆状正负极物质。
涂布：将制成的浆料均匀涂覆在金属箔的表面，烘干，分别制成正、负极极片。
辊压：辊压机通过上下两辊相向运行产生的压力，对极片的涂布表面进行挤压加工，极片受到高压作用由原来蓬松状态变成密实状态的极片，辊压对能量密度的明显相当关键。
分切：将辊压好的电极带按照不同电池型号，切成装配电池所需的长度和宽度，要求在切割时不出现毛刺。
2、涂布机涂布的主要目的是将稳定性好、粘度好、流动性好的浆料，均匀地涂覆在正负极表面上。
其对锂电池的重要意义主要体现在一致性、循环寿命、安全性三方面。
在涂布过程中，若极片前、中、后三段位置正负极浆料涂层厚度不一致，或者极片前后参数不一致，则容易引起电池容量过低或过高，且可能在电池循环过程中形成析锂，影响电池寿命。
涂布过程要严格确保没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片中，如果混入杂物会引起电池内部微短路，严重时导致电池起火爆炸。
锂离子电池生产工艺流程详解
锂离子电池生产工艺流程详解锂离子电池作为目前最常用的电池类型之一，其生产工艺已经非常成熟。
它的生产工艺需要许多步骤和环节，下面我们来详细了解一下锂离子电池生产工艺流程。
一、电池正负极材料制备1.正极材料制备锂离子电池的正极材料通常有三种：钴酸锂、锰酸锂和三元材料。
这些材料需要通过化学方法和物理方法进行制备。
钴酸锂制备：将钴碳酸和碳酸锂一起加入反应釜中，加入稀酸和腐蚀剂煮沸反应，然后蒸发水分得到钴酸锂。
锰酸锂制备：将锰碳酸和碳酸锂一起加入反应釜中，加入稀酸和腐蚀剂煮沸反应，然后蒸发水分得到锰酸锂。
三元材料制备：将镍酸锂、钴酸锂和锰酸锂混合在一起，加入稀酸和腐蚀剂煮沸反应，然后蒸发水分得到三元材料。
2.负极材料制备锂离子电池的负极材料通常为石墨，制备方法为：将天然石墨研磨成粉末，然后加入粘合剂、导电剂等材料，混合均匀后进行成型。
二、电池组件制备1.正负极片制备将正极材料和负极材料分别涂覆在铝箔和铜箔上，然后将它们一层一层叠合在一起，形成正负极片。
2.隔膜制备将聚丙烯材料加入溶剂中，制成聚丙烯膜，然后在聚丙烯膜表面涂覆聚合物电解质，制成隔膜。
3.电解液制备锂离子电池的电解液通常为有机溶剂，例如碳酸二甲酯、碳酸乙酯等。
电解液还需要添加锂盐，通常为氟化锂或磷酸锂等物质。
三、电池组装1.正负极片堆叠将正负极片和隔膜一层一层堆叠，形成电池芯。
2.注入电解液将电池芯浸泡在预先准备好的电解液中，使电解液充分渗透到电池芯中。
3.封口在注入电解液后，需要对电池进行封口，避免电解液泄漏。
四、成品测试将已经组装好的电池进行各种测试，如容量测试、内阻测试、循环寿命测试等。
五、包装和出厂将测试合格的电池进行包装，如塑料、纸盒等包装，然后成品出厂。
以上就是锂离子电池生产工艺的详细流程，生产工艺环节多且繁琐，需要高度的科学精神和技术水平的支持。
因此，锂离子电池生产工艺的研究和提升，对于电池的性能和使用效果都有非常重要的影响。
锂离子电池的发展历程虽然只有30多年，但其在可再生能源、电子产品、电动汽车等领域的应用增速却是非常迅猛的。
锂电池工艺流程及具体操作原理
锂电池工艺流程及具体操作原理
锂电池是一种比能量高、无污染、自放电率低的新型电源。
与传统的镍镉、镍氢电池相比，锂电池具有体积小、重量轻、寿命长、自放电率低和安全性好等优点。
其能量密度可达
100wh/kg，是镍镉电池的2倍，是铅酸电池的6倍。
锂离子电池具有高能量密度、高安全性、高比能量和循环寿命长等优点，其最大特点是自放电率低。
锂离子电池的生产工艺流程如下：
1.铜箔的制备：将铜箔浸在电解液中，使其成为锂离子电池的正负极材料。
2.极片制作：将铜箔粘合成一大张铝箔。
然后再将铝箔上卷制成圆筒形，再用胶带将圆筒固定在金属架上。
3.极片烘干：将铜箔与电解液粘接剂一同放入烘箱内，使其升温到一定温度后，再加入锂离子电池正极活性材料中，然后关闭烘箱的门，使其自然冷却。
4.化成：将极片放入化成炉中，使其温度达到200℃左右，开始化成。
化成时先要预热到250℃，然后再进入化成炉中进行充电。
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WORD 格式-可编辑揭秘！锂电池制造工艺全解析锂电池结构锂离子电池构成主要由正极、负极、非水电解质和隔膜四部分组成。
目前市场上采用较多的锂电池主要为磷酸铁锂电池和三元锂电池，二者正极原材料差异较大，生产工艺流程比较接近但工艺参数需变化巨大。
若磷酸铁锂全面更换为三元材料，旧产线的整改效果不佳。
对于电池厂家而言，需要对产线上的设备大面积进行更换。
锂电池制造工艺锂电池的生产工艺比较复杂，主要生产工艺流程主要涵盖电极制作的搅拌涂布阶段（前段）、电芯合成的卷绕注液阶段（中段），以及化成封装的包装检测阶段（后段），价值量（采购金额）占比约为（35~40%）:（30~35）%:（30~35）%。
差异主要来自于设备供应商不同、进口/国产比例差异等，工艺流程基本一致，价值量占比有偏差但总体符合该比例。
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WORD 格式-可编辑锂电生产前段工序对应的锂电设备主要包括真空搅拌机、涂布机、辊压机等；中段工序主要包括模切机、卷绕机、叠片机、注液机等；后段工序则包括化成机、分容检测设备、过程仓储物流自动化等。
除此之外，电池组的生产还需要 Pack 自动化设备。
锂电前段生产工艺锂电池前端工艺的结果是将锂电池正负极片制备完成，其第一道工序是搅拌，即将正、负极固态电池材料混合均匀后加入溶剂，通过真空搅拌机搅拌成浆状。
配料的搅拌是锂电后续工艺的基础，高质量搅拌是后续涂布、辊压工艺高质量完成的基础。
涂布和辊压工艺之后是分切，即对涂布进行分切工艺处理。
如若分切过程中产生毛刺则后续装配、注电解液等程序、甚至是电池使用过程中出现安全隐患。
因此锂电生产过程中的前端设备，如搅拌机、涂布机、辊压机、分条机等是电池制造的核心机器，关乎整条生产线的质量，因此前端设备的价值量（金额）占整条锂电自动化生产线的比例最高，约35%。
锂电中段工艺流程锂电池制造过程中，中段工艺主要是完成电池的成型，主要工艺流程包括制片、极片卷绕、模切、电芯卷绕成型和叠片成型等，是当前国内设备厂商竞争比较激烈的一个领域，占锂电池生产线价值量约 30%。
目前动力锂电池的电芯制造工艺主要有卷绕和叠片两种，对应的
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 电池结构形式主要为圆柱与方形、软包三种，圆柱和方形电池主要采用卷绕工艺生产，软包电池则主要采用叠片工艺。
圆柱主要以 18650 和 26650 为代表（Tesla 单独开发了 21700 电池、正在全行业推广），方形与软包的区别在于外壳分别采用硬铝壳和铝塑膜两种，其中软包主要以叠片工艺为主，铝壳则以卷绕工艺为主。
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WORD 格式-可编辑软包结构形式主要面向中高端数码市场，单位产品的利润率较高，在同等产能条件下，相对利润高于铝壳电池。
由于铝壳电池易形成规模效应，产品合格率及成本易于控制，目前二者在各自市场领域均有可观的利润，在可以预见的未来，二者都很难被彻底取代。
由于卷绕工艺可以通过转速实现电芯的高速生产，而叠片技术所能提高的速度有限，因此目前国内动力锂电池主要采用卷绕工艺为主，因此卷绕机的出货量目前大于叠片机。
卷绕和叠片生产对应的前道工序为极片的制片和模切。
制片包括对分切后的极片/极耳焊接、极片除尘、贴保护胶纸、极耳包胶和收卷或定长裁断，其中收卷极片用于后续的全自动卷绕，定长裁断极片用于后续的半自动卷绕；冲切极片是将分切后的极片卷绕冲切成型，用于后续的叠片工艺。
在锂电封装焊接方面，联赢、大族、光大的主流激光技术集成应用厂家均有所涉及，能够满足需求、无需进口。
锂电后段工艺流程锂电后段生产工艺主要为分容、化成、检测和包装入库四道工序，占生产线价值量约 35%。
化成和分容作为后段工艺中最主要环节，对成型的电池进行激活检测，由于电池的充放电测试周期长，因此设备的价值量最高。
化成工艺的主要作用在于将注液封装后的电芯充电进行专业知识--整理分享
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ WORD 格式-可编辑活化，分容工艺则是在电池活化后测试电池容量及其他电性能参数并进行分级。
化成和分容分别由化成机和分容机通常由自动化分容化成系统完成。
锂电 Pack 工艺动力电池组系统是将众多单个的电芯通过串、并联的方式连接起来的电池组，综合了动力和热管理等电池硬件系统。
Pack 是动力电池系统生产、设计应用的关键，是连接上游电芯生产和下游整车的应用核心环节，通常设计需求由电芯厂或汽车厂提出，通常由电池厂、汽车厂或者第三方 Pack 厂完成。
锂电池 Pack 产线相对简单，核心工序包括上料、支架粘贴、电焊、检测等工艺，核心设备为激光焊接机以及各类粘贴检测设备。
目前，各大锂电设备厂商在此领域的自动化集成布局较少，而大族激光、联赢激光等激光设备厂商由于在激光领域的绝对优势，在Pack 设备领域占有率较高。
目前 Pack 生产的自动化比例相对较低，是因为目前的新能源车单款车销量都不够大，上自动化生产线的成本较高。
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WORD 格式-可编辑磷酸铁锂和三元目前国内主流动力锂电池的正极材料分为磷酸铁锂和三元两大种类。
其中磷酸铁锂是目前最安全的锂离子电池正极材料，其循环寿命通常在 2000 次以上，再加上由于产业成熟而带来的价格和技术门槛的下降，使得很多厂商出于各种因素考虑都会采用磷酸铁锂电池。
然而磷酸铁锂电池在能量密度方面则存在明显的缺陷，目前磷酸铁锂电池龙头比亚迪磷酸铁锂单体电芯能量密度为 150Wh，2017 年底比亚迪预计将能量密度提升到 160Wh，理论上磷酸铁锂能量密度很难超过 200Gwh。
三元聚合物锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂的锂电池，镍钴锰的实际比例可以根据具体需要进行调整。
由于三元锂电池具备更高的能量密度（目前宁德时代等动力电池一流大厂三元锂电池能量密度普遍能达到 200Wh/kg-220Wh/kg，业内预计到 2020 年三元电池单体电芯能量密度将达到 300Wh/kg 的水平），乘用车市场开始转向三元锂电池，而在安全性要求更高的客车上，磷酸铁锂则更受青睐。
随着全电动乘用车的发展，三元锂电池正在占据越来越重要的位置。
两种材料的能量密度和成本有差异，不同的汽车、不同的车企有不同的选择。
二者在生产工艺流程上大致相同，区别主要体现在材料的使用和配比上不同、具体工艺参数差异较大，设备无法共线生产，且单纯
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 改造切换产能的成本较高（三元材料对真空除湿等要求严格，之前的磷酸铁锂生产线基本没有除湿要求），因此多家电芯厂在产能规划中会同时布局、分别采购设备。
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