锂电科普丨锂电池制造工艺（中段）

锂电池的制造过程包括将活性物质、黏结剂和导电剂混合成浆料并涂覆在铜或铝集流体上，制成干燥极片颗粒涂层，进行压实致密化、裁切或分条处理。将正、负极与隔膜组装成电池电芯，注入电解液，进行充放电激活，最终形成电池产品。

按照芯包成型形态可分为圆柱形、方形和软包电池，其生产工艺略有不同。整体流程可分为三个阶段：前段流程（电极片制造）、中段流程（电池合成）和后段流程（化成和封装）。

中段工序的目标是制造电芯，不同类型锂电池的工艺路线和设备不同。其本质是装配工序，将前段制成的正负极片、隔膜和电解质有序装配。装配工艺流程包括卷绕、热压、X射线检测（视产品要求而定）、电芯配对、软连接焊接、超声波焊接、绝缘底入壳、电芯和BMS入壳、顶盖焊接、气密性检测、真空烘烤、注液和静置。

卷绕

卷绕是将正极极片、负极极片和隔膜按照一定的顺序绕制成芯卷（jelly roll）的过程，主要用于生产方形和圆形的锂电池。

相比圆柱卷绕，方形卷绕的工艺要求对张力控制更高，因此方形卷绕机的技术难度更大。在卷绕工序中，需要监控极片或隔膜是否破损、物料表面是否有金属异物、极片双面涂层的错位值（overhang）、来料坏品、极耳的打折和翻折等。

为了确保卷绕出的电芯各个参数符合规格要求，卷绕过程中要使用纠偏机构、张力控制组件、极片计长组件等控制设备。

热压

芯包热压的目的是整形电芯、消除隔膜褶皱和空气，确保隔膜和正负极极片紧密贴合，缩短锂离子扩散距离，降低电池内阻，提高电池性能和一致性，控制芯包厚度，并减少运输过程中的短路和overhang的风险。

电芯热压整形的主要工艺参数是加压压力、加压时间和模板温度。隔膜透气性能对电池性能有直接影响，测试可通过施加气压并计量气压压降和所用时间来检测。

热压过程中，隔膜可能被压缩过度导致微孔被堵塞，影响锂离子传输。热压温度超标会导致隔膜闭孔，使得电芯内部直流电阻增大，容量发挥不足。

电芯热压整形也必须避免极片断裂和掉粉等情况发生。这几个方面要求热压整形压力越小越好，时间越短越好。

常规地可在电池热压前进行预热处理以缩短热压时间。试验线多采用手动热压机，量产线则为自动热压机。

X射线检测

对卷绕热压完成的电芯进行尺寸复查，此道工序由工艺部门根据实际情况决定全检或抽检，以防止不合格电芯流入后工序。上图为X射线测试仪。

电芯配对

为了满足客户需求，方形电池或叠片电池衍生出多JR电芯，即一个铝壳内装多个并联电芯，2JR以上电芯组成一个新的电池工艺。多JR的产生主要是为了降低单JR的报废成本，同时解决卷绕设备控制能力难以满足极片长度太长导致的问题。多JR的工艺动作为将输送线上的A/B面电芯分拣并实现堆叠配对。

软连接焊接

软连接焊接是电池顶盖与软连接片的焊接工艺，也称为集流体焊接。主要检测焊印尺寸和焊接拉力，焊印尺寸偏小可能导致过流能力差，焊接拉力异常可能导致焊机虚焊，影响电池的正常工作。

超声波焊接

将芯包的正、负极极耳分别与软连接片焊接起来，使得顶盖上的极柱与电芯的极耳连通。

绝缘底入壳

在卷绕电芯插入铝壳之前，在铝壳底部放置一个绝缘底，以防止电池内部短路。这是电池生产中一项常见的工艺，适用于各种类型的电池。

电芯入壳

电芯入壳是将成品电芯包装入铝壳，以便于加入电解液并保护电芯结构。常用的设备是通过机械手将铝壳转运到固定夹具，然后通过高精度轨道平缓地推动电芯进入铝壳。完成入壳后，还需要对电芯进行短路检测，以防止不良电芯流入后续工序。

顶盖焊接

将入壳后的电池进行顶盖焊接。完成顶盖焊接后，还需要对电池进行气密性检测，以确保电池内部不会有气体泄漏。这个工序通常采用氦气检测来判断是否存在针孔或间隙。

气密性检测

通常采用氦气检测方法。这种方法是通过向顶盖焊接后的电池注入氦气并检测其是否泄漏氦气来判断电芯铝壳和顶盖是否存在针孔或间隙。

真空烘烤

真空环境下的高温烘烤以降低电芯中水含量，使其达到安全界定值。故而其后要对电池进行水含量检测。

注液

将电解液按照一定容量注入电池内，电解液和极片发生化学反应同时作为离子运输的媒介。

静置

在注液与一封完成后，首先需要将电芯进行静置，依据工艺的不同会分为高温静置与常温静置，静置的目的是让注入的电解液充分滋润极片，充分在极片间扩散。

▲声明：观点仅代表作者本人，不代表伊斯特立场，部分资讯及图片来自网络如有侵权或其他问题，请联系删除。