​锂电池生产制造工艺痛点分析

锂电池是储能技术中发展最为成熟的储能电池，但是由于锂离子化学性质比较活跃，在锂电池制备过程中，生产环境、生产工艺参数、材料配比等方面的因素，都会影响到电池成品之后的使用性能和安全性能。

所以在锂电池电芯的制造过程中，需要对生产工艺进行严格的控制，减少制备过程中产生的缺陷，保证电芯制造过程中的标准化、规范化，通过对电芯制备过程中的工艺管控，提高成品电池的使用性能及安全性能。

锂电池生产关键点

1.正负极材料热处理

正负材料的热处理具体是指在正负极材料下料搅拌之前，采用高温出去材料中的杂质和水分，避免影响成品电池的使用性能。但是在正负极材料的热处理中，也存在以下几个潜在问题：

(1)热处理温度偏高，导致正极材料结块，从而直接影响后续的电池制备工序；

(2)热处理温度偏低，导致水分和杂质无法去除干净，引起成品电池使用后容量低、电池鼓胀等问题。

所以在正负极材料的热处理环节，需要严格控制加热温度，避免产生温度偏高或者偏低的问题。

2.正负极材料搅拌

正负极材料搅拌是指使用搅拌机分别将正、负极原材料充分分散混合。在此过程中存在的潜在问题如下：

(1)搅拌不均匀，使得电池内部材料分布偏差，可能会降低电池容量、增大电池内阻，减少电池的循环寿命，严重的甚至会引发安全问题；

(2)搅拌过程中有杂质混入，混入的杂质可能刺穿隔膜，引起电池内短路，自放电异常，降低电池寿命，产生安全问题。

所以在搅拌过程中，需注意正负极材料分别混合的均匀程度及纯净度。

3.拉浆

拉浆是指将搅拌均匀后的正、负极材料均匀地涂抹覆盖在基体表面，并烘干材料。在此过程中存在以下潜在问题：

(1)拉浆厚度不均匀，电池内部材料分布偏差，可能会降低电池容量、增大电池内阻，减少电池的循环寿命，严重的甚至会引发安全问题；

(2)烘干温度不稳定，影响极片的粘接性能，导致正负极材料的量减少，从而影响成品电池的使用性能。

所以拉浆机参数在生产过程中需要特别注意，需要保持参数在一个适当的范围，避免因为工艺参数原因导致电池生产质量降低。

4.刮粉

刮粉指的刮除极片上无效位置和极耳位置的覆料。在此过程中，存在以下潜在问题：

(1)刮粉尺寸偏差，导致电池正负极无法吻合，引起电池安全问题；

(2)刮伤基体，导致基体材料断裂或者产生毛刺，以上缺陷可能会在后续的工序中刺穿电池隔膜，引起电池安全问题。

在刮粉过程中，要严格控制刮粉尺寸以及刮粉的位置，提升刮粉工序的质量。

5.对辊

对辊是指使用机械通过辊头的压力，将电池极片上的正、负极材料压实，用以增加电池活性物质密度，并使涂覆材料厚度在适合范围内。此过程存以下潜在问题：

(1)辊头压力过小，导致材料厚度偏大，造成后工序卷绕对位不准、装配困难的问题，严重时更会产生安全问题；

(2)辊面不平整，导致极片表面不光滑，严重的时候可能产生毛刺，刺穿隔膜而引起电池内短路、自放电异常的危险。

所以对辊工艺中需要注意辊压力度参数，辊面平整度，避免对辊工艺过程中产生的质量问题。

6.分条

分条是指根据型号需求，将极片裁剪成不同尺寸。此过程中潜在问题为：

(1)切口存在毛刺，容易在后工序中刺穿隔膜，引起电池短路危险；

(2)极片裁剪形状不规整，导致后续卷绕对位不准确，装配困难，严重情况下还会引起电池短路。

所以在电池生产分条工艺中，需要注意分条后极片的状态，保证极片在裁剪后尺寸、形状的标准化，提升电池生产质量。

7.正、负极焊接

正、负极焊接，指的是分别将电池正极、负极的极片和极耳通过焊接的形式连接在一起。该工序为电池生产过程中最关键的工序之一，在此步工序中，最大的潜在风险在于在焊接或铆接的过程中，出现虚焊、焊穿、铆接不牢固等情况，这样容易出现电池断路、内阻增大的情况，影响电池的使用性能以及循环寿命。

所以在正、负极焊接工序中，要关注并严格控制焊接参数和焊接的环境，同时检查焊接后焊点质量，在避免虚焊的同时，也要避免焊穿等情况，以免影响成品电池的使用性能及循环寿命，进而降低电池整体质量。

8.正、负极贴胶纸

电池正、负极贴胶纸工序是指用胶纸封住极耳部位可能出现的毛刺，进而降低电池隔膜被毛刺刺穿引起电池内短路的风险。

该工序可能的潜在风险为：贴纸粘贴位置不当，未能完全包裹住极耳毛刺，或者粘住极片上的活性物质。如果露出毛刺可能会引起隔膜刺穿导致电池内部短路引起危险，而黏住极片活性物质则可能会导致电池容量降低的情况。

所以在该工序中，需要控制贴纸粘贴位置，并建立检查标准机制，确保该工序操作标准化，降低电池后续生产制备工序风险，以保证电池在使用中的容量及安全性。

9.卷绕

卷绕是指在隔膜隔离良好的基础上，将电池正负极准确叠合的工序。该工序可能潜在的问题为：

(1)极片对位时位置偏差，造车正负极材料错位，留下安全隐患；

(2)卷绕过程中隔膜出现损坏，造成电池内短路或者超过允许范围的自放电现象，引起安全问题。

所以在卷绕工艺中，需要严格执行标准化操作，重点关注卷绕过程中正负极叠合的情况，以及隔膜的完好性，避免电池生产过程中直接产生的安全问题。

10.电芯套壳

电芯套壳主要是将卷绕好的电芯装入壳体，并且焊接电池正负极的工艺，其主要分为压扁、贴上下胶纸、入壳、焊接正负极耳和焊接盖帽等步骤。其中主要潜在问题在于：

(1)压扁过程在于压力的控制，压力过大会造成电芯压坏而短路；压力过小则会导致电池压不到位而影响后续安装。

(2)贴上下胶纸主要目的是避免电芯与壳体或者盖板之间直接接触，从而避免内短路故障，若胶纸粘贴位置粘贴不当，电池在受外界震动或者碰撞时，可能导致电芯与壳体接触，进而产生内短路，引起安全风险。

(3)焊接正负极耳及焊接盖帽是关键的一步，焊接参数的不稳定导致虚焊或者焊穿，引起电池内阻增大甚至断路，极大程度的影响了电池的使用性能和安全性能。

所以电芯套壳的过程中，要时刻注意各步骤的操作规范，反复检查确保每道工序的质量，提升电池的生产质量。

11.电池烘烤

电池烘烤是指在电芯入壳并焊接完成时候，在真空环境下对电池进行烘烤操作，其目的在于除去电池中的水分，确保电池干燥。该工序可能存在以下问题：

(1)温度不适，温度过高或者过低都会影响电池的容量、循环寿命等特性。

(2)抽真空过程不完全，导致真空度不够，直接影响电池中水分的去除。

所以在此步骤中，需要严格把控电池烘烤的温度，保证烘烤温度适中，并且注意烘烤环境的真空度，避免烘烤过程中引入空气中的水分导致烘烤效果不理想。

12.短路检测

短路检测是指针对烘烤完毕的电池，进行短路检测，以排除在前工序中生产出的短路的问题电池。一旦出现短路或者微短路的电池，需要及时排除，否则在后续的充放电时，引起电池自放电的故障，严重时还可能出现爆炸，引起生产中的安全事故。

13.注液储存

注液储存步骤主要是指在真空状态下向电池中定量注入电解液，并使电解液充分渗透的过程。该工序中注液量过多或者过少，都会影响到电池内部的含水量，进而导致影响电池容量及循环次数，更严重的会引起电池鼓包、漏液等安全问题。

所以在该工序中，需要严格控制电解液注入量及保持周围环境干燥，以避免水分对电池的影响。

14.化成

电池化成是至关重要的一个生产工序，指的是用小电流对封装完成的电池进行充电激活材料活性，同时在阳极表面生成一种保护膜，以保护整个化学界面。该工序存在的潜在问题在于：

(1)电池充电不到位，导致后续电池容量不足，进而影响电池的使用性能甚至导致电池鼓胀；

(2)充电时间控制不当，会使得电池内部含水量增加，影响电池容量、内阻、电压平台、循环寿命等一系列的问题。

所以在电池化成步骤需要严格控制充电的电流以及充电的时间，避免因为化成步骤的缺陷，对电池后续的生产使用带来不可逆的影响。故在化成过程中，需要重点关注充电参数及时间，避免因化成步骤的缺陷影响电池整体性能及质量。

15.处理及出厂检测

电池生产后处理及出厂检测，主要是针对电池后续抛光、充电、点胶及下线检测等步骤。该步骤作为电池生产的最终的“善后”程序，对电池外观及最终性能也起到关键性的作用，起主要风险在于：

(1)电池表面抛光时间过长，会引起电池局部过热，影响电池的各项性能；

(2)充电过程为确保电池SOC达到50%，若电压控制不准确，易影响后续出货的判断，进而可能影响电池系统的生产；

(3)电池点胶为了保证电池封口出的密封性，胶水配制不当不仅会影响电池外观，严重时还会影响电池的密封性能，导致电池寿命下降，最终影响电池最终的使用性能；

(4)出货检测作为电池生产过程中最后的检测步骤，能及时发现电池出货时存在的问题，避免问题电池流入后续工位，能有效抑制缺陷的产生，提高电池整体的生产质量。

结语

通过电池生产的工艺把控，能够有效的解决在各生产过程中出现的潜在问题，有效提升电池整体生产质量、使用性能和安全性能。

同时，电池的质量确保，也为后续的应用提供稳定可靠的能量来源，促进新能源行业的稳步发展，创造安全、高性能的新能源发展环境，以促进“绿色”能源的广泛应用，为社会未来的发展奠定环保、高效的基石

原文始发于微信公众号（艾邦储能与充电）：​锂电池生产制造工艺痛点分析