锂离子电池是一个复杂的体系,包含了正极、负极、隔膜、电解液、集流体和粘结剂、导电剂等,涉及的反应包括正负极的电化学反应、锂离子传导和电子传导,以及热量的扩散等。锂电池的生产工艺流程较长,生产过程中涉及有 50 多道工序。
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,但整体上可将锂电制造流程划分为前段工序(极片制造)、中段工序(电芯合成)、后段工序(化成封装)。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。
锂电设备是将正负极材料、隔膜材料、电解液等原料通过有序工艺,进行制造生产的工艺装备,锂电设备对锂电池性能和成本有重大影响,是决定因素之一。按照不同工艺流程可将锂电设备分为前段设备、中段设备、后段设备,在锂电产线中,前段、中段、后段设备的价值占比约为4:3:3。
锂电池制造流程机器设备
前段工序的生产目标是完成(正、负)极片的制造。前段工序主要流程有:搅拌、涂布、辊压、分切、制片、模切,所涉及的设备主要包括:搅拌机、涂布机、辊压机、分条机、制片机、模切机等。
浆料搅拌(所用设备:真空搅拌机)是将正、负极固态电池材料混合均匀后加入溶剂搅拌成浆状。浆料搅拌是前段工序的始点,是完成后续涂布、辊压等工艺的前序基础。
搅拌流程图
涂布(所用设备:涂布机)是将搅拌后的浆料均匀涂覆在金属箔片上并烘干制成正、负极片。作为前段工序的核心环节,涂布工序的执行质量深刻影响着成品电池的一致性、安全性、寿命周期,所以涂布机是前段工序中价值最高的设备。
转移式涂布机原理
挤压式涂布机原理
辊压(所用设备:辊压机)是将涂布后的极片进一步压实,从而提高电池的能量密度。辊压后极片的平整程度会直接影响后序分切工艺加工效果,而极片活性物质的均匀程度也会间接影响电芯性能。