鋰電池組裝技術(shù)培訓(xùn)課件第一章鋰電池產(chǎn)業(yè)與技術(shù)概述鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈全景礦物原料鋰礦開(kāi)采與提煉，碳酸鋰、氫氧化鋰等關(guān)鍵材料供應(yīng)材料制造正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜等核心材料研發(fā)生產(chǎn)電芯制造極片制造、電芯組裝、化成檢測(cè)等核心工序系統(tǒng)集成電池模組與系統(tǒng)集成，BMS管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)四大應(yīng)用領(lǐng)域消費(fèi)電子：手機(jī)、平板、筆記本等便攜設(shè)備小動(dòng)力：電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、輕型車輛大動(dòng)力：新能源汽車、商用車、特種車輛儲(chǔ)能系統(tǒng)：電網(wǎng)儲(chǔ)能、家庭儲(chǔ)能、工商業(yè)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)鋰電池基本原理與結(jié)構(gòu)正極材料鈷酸鋰（LiCoO?）：高能量密度，消費(fèi)電子首選三元材料（NCM/NCA）：綜合性能優(yōu)異，動(dòng)力電池主流磷酸鐵鋰（LFP）：安全性高，成本低，儲(chǔ)能應(yīng)用廣泛負(fù)極材料石墨材料：天然石墨與人造石墨，成熟穩(wěn)定硅基材料：高容量潛力，未來(lái)發(fā)展方向負(fù)極承載鋰離子嵌入與脫出電解液鋰鹽（LiPF?）溶解在有機(jī)溶劑中提供鋰離子傳輸通道影響電池性能與安全的關(guān)鍵因素隔膜與集流體隔膜：隔離正負(fù)極，防止短路，允許離子通過(guò)集流體：鋁箔（正極）、銅箔（負(fù)極）收集電流充放電工作原理鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖第二章極片制造工藝詳解前段工序極片制造關(guān)鍵工序流程01攪拌（Mixing）將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑與溶劑混合，制備均勻穩(wěn)定的漿料?？刂普扯?、顆粒度、固含量等關(guān)鍵參數(shù)，確保漿料質(zhì)量。02涂布（Coating）將漿料均勻涂覆在集流體箔材上，通過(guò)精確控制涂布厚度與干燥工藝，形成致密均勻的活性物質(zhì)涂層。03輥壓（Calendering）通過(guò)輥壓機(jī)對(duì)極片施加壓力，壓實(shí)涂層提高材料密度，增強(qiáng)粘結(jié)強(qiáng)度，提升電池能量密度與循環(huán)性能。04分切與模切將大幅面極片精確切割成所需尺寸，保證邊緣平整無(wú)毛刺，避免短路風(fēng)險(xiǎn)，滿足后續(xù)組裝工序要求。攪拌工藝關(guān)鍵點(diǎn)正極漿料配制正極漿料由活性物質(zhì)（如NCM、LFP）、導(dǎo)電劑（炭黑、碳納米管）、粘結(jié)劑（PVDF）和溶劑（NMP）組成。攪拌過(guò)程需確保各組分均勻分散，形成穩(wěn)定懸浮體系。負(fù)極漿料配制負(fù)極漿料多采用水基體系，由石墨、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑（CMC/SBR）與去離子水混合。水基體系環(huán)保且成本低，但需嚴(yán)格控制攪拌速度，防止粘結(jié)劑分子鏈斷裂影響粘結(jié)性能。關(guān)鍵控制參數(shù)攪拌溫度：正極25-35℃，負(fù)極20-30℃真空度：-0.08至-0.1MPa，去除氣泡攪拌時(shí)間：2-6小時(shí)，確保均勻性粘度控制：正極3000-8000mPa·s，負(fù)極1500-4000mPa·s顆粒度：D50控制在10-30μm范圍漿料質(zhì)量穩(wěn)定性直接影響涂布均勻性與電池性能一致性。需定期檢測(cè)漿料粘度、固含量、顆粒分布等指標(biāo)，確保工藝穩(wěn)定。涂布工藝與設(shè)備涂布機(jī)類型轉(zhuǎn)移式涂布：通過(guò)轉(zhuǎn)移輥將漿料涂布到箔材上，涂布精度高，適合薄涂層。擠壓式涂布：漿料通過(guò)狹縫直接涂布，效率高，適合厚涂層與雙面同步涂布。涂布厚度控制通過(guò)調(diào)節(jié)涂布間隙、漿料供給速度、基材運(yùn)行速度等參數(shù)，精確控制涂層厚度。單面涂層厚度通常在50-200μm范圍，面密度控制在±2%以內(nèi)。干燥工藝正極干燥：分段加熱，溫度從60℃逐步升至95-120℃，充分去除NMP溶劑。負(fù)極干燥：溫度80-105℃，去除水分，防止過(guò)高溫度損傷粘結(jié)劑。干燥速度需與溶劑揮發(fā)速度匹配，防止表面結(jié)皮與內(nèi)部氣孔。涂布均勻性是影響電池性能的核心因素。涂層厚度不均會(huì)導(dǎo)致電流分布不均，局部過(guò)充過(guò)放，降低電池壽命與安全性。先進(jìn)的在線檢測(cè)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控涂布質(zhì)量，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)。輥壓與分切技術(shù)輥壓工藝輥壓是通過(guò)一對(duì)旋轉(zhuǎn)的輥輪對(duì)極片施加壓力，使涂層致密化。輥壓壓力通常在5-20噸/米，根據(jù)材料類型與目標(biāo)密度調(diào)節(jié)。壓實(shí)密度控制：正極2.8-3.6g/cm3，負(fù)極1.4-1.7g/cm3。密度過(guò)高會(huì)降低離子擴(kuò)散速度，過(guò)低則能量密度不足。厚度控制：輥壓后極片厚度減少30-50%，需精確控制確保一致性。分切技術(shù)分切機(jī)將大幅面極片切割成所需寬度，精度要求±0.5mm以內(nèi)。刀具鋒利度直接影響切邊質(zhì)量，鈍刀會(huì)產(chǎn)生毛刺，增加短路風(fēng)險(xiǎn)。模切工藝：對(duì)于異形極片，采用模切機(jī)沖壓成型，保證尺寸精度與邊緣質(zhì)量。車間環(huán)境要求：溫度≤23℃，相對(duì)濕度≤25%，露點(diǎn)溫度≤-40℃。低濕度環(huán)境防止極片吸濕，確保電池性能與安全。涂布機(jī)與輥壓機(jī)實(shí)景先進(jìn)的自動(dòng)化涂布與輥壓設(shè)備確保極片制造的高精度與高效率，是鋰電池生產(chǎn)的核心裝備第三章電芯組裝工藝中段工序電芯組裝是將制備好的極片與隔膜組合成電芯的關(guān)鍵工序，包括疊片、卷繞、注液、封裝等步驟。組裝工藝直接影響電芯的容量、內(nèi)阻、安全性和一致性。疊片與卷繞工藝對(duì)比疊片工藝適用電池類型：軟包電池工藝特點(diǎn)：正極片、負(fù)極片與隔膜按順序?qū)盈B組裝，形成疊層結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)：能量密度高，空間利用率好，散熱性能優(yōu)異劣勢(shì)：工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率較低，設(shè)備投資大卷繞工藝適用電池類型：圓柱電池、方形電池工藝特點(diǎn)：正負(fù)極片與隔膜連續(xù)卷繞成圓柱或扁平卷芯優(yōu)勢(shì)：生產(chǎn)效率高，自動(dòng)化程度高，成本低劣勢(shì)：卷繞張力控制要求高，邊緣對(duì)齊精度影響安全性疊片工藝卷繞工藝疊片工藝流程極片定位正極片、負(fù)極片與隔膜通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)精確定位，確保層間對(duì)齊，防止錯(cuò)位導(dǎo)致短路。順序疊合按照"隔膜-負(fù)極-隔膜-正極"順序重復(fù)疊加，形成多層結(jié)構(gòu)。隔膜需完全覆蓋電極，留有足夠余量。夾具固定使用專用夾具輔助固定疊片，保證層間緊密貼合無(wú)氣隙，防止組裝過(guò)程中位移。自動(dòng)化疊片現(xiàn)代疊片機(jī)實(shí)現(xiàn)多工位同步作業(yè)，Z字形或平鋪式疊片，效率大幅提升，良率可達(dá)98%以上。疊片工藝的核心難點(diǎn)在于高速運(yùn)動(dòng)下的精確定位與層間對(duì)齊。先進(jìn)的疊片機(jī)采用CCD視覺(jué)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)，伺服控制系統(tǒng)快速響應(yīng)，確保每片對(duì)齊精度在±0.3mm以內(nèi)。疊片效率從早期的5片/分鐘提升至目前的20-30片/分鐘，技術(shù)進(jìn)步顯著。卷繞工藝流程1極片上料正負(fù)極片與隔膜分別上料到卷繞機(jī)，通過(guò)張力控制系統(tǒng)保持適當(dāng)張力。2邊緣對(duì)齊通過(guò)糾偏系統(tǒng)確保極片與隔膜邊緣對(duì)齊，防止卷繞過(guò)程中偏移導(dǎo)致短路。3卷繞成型正負(fù)極片與雙層隔膜同步卷繞，形成緊密的圓柱或扁平卷芯。卷繞速度可達(dá)60-100米/分鐘。4尾部固定卷繞完成后，使用膠帶固定尾部，防止松散。圓柱電芯需再進(jìn)行入殼工序。張力控制技術(shù)卷繞過(guò)程中張力控制是核心技術(shù)。張力過(guò)大會(huì)拉伸極片導(dǎo)致破損，張力過(guò)小會(huì)造成卷芯松散。通過(guò)張力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，反饋控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，保持張力穩(wěn)定在設(shè)定范圍（通常5-15N）。卷繞機(jī)類型方形卷繞機(jī)：卷繞后經(jīng)熱壓整形成扁平卷芯，技術(shù)難度大。圓柱卷繞機(jī)：卷繞成圓柱卷芯，工藝成熟，應(yīng)用最廣。注液與封裝設(shè)備注液機(jī)將電解液定量注入電芯的關(guān)鍵設(shè)備。采用真空注液技術(shù)，確保電解液充分浸潤(rùn)極片與隔膜。注液量精度控制在±0.5%以內(nèi)，注液時(shí)間根據(jù)電芯容量確定，通常5-30秒。封裝設(shè)備入殼機(jī)：將卷芯裝入電池殼體滾槽機(jī)：方形電池殼體滾槽密封封口機(jī)：軟包電池?zé)岱膺吅附訖C(jī)：極耳與蓋板焊接注液與封裝是電芯組裝的最后關(guān)鍵步驟，直接影響電池的電化學(xué)性能與密封性。注液車間需保持低濕度環(huán)境（露點(diǎn)≤-40℃），防止電解液吸水分解。封裝質(zhì)量檢測(cè)包括氣密性測(cè)試、外觀檢查等，確保無(wú)漏液風(fēng)險(xiǎn)。焊接技術(shù)重點(diǎn)超聲波焊接原理超聲波焊接是鋰電池組裝中應(yīng)用最廣的焊接技術(shù)。通過(guò)超聲波振動(dòng)產(chǎn)生高頻摩擦熱，使金屬表面瞬間熔化并結(jié)合，焊接時(shí)間僅0.1-0.5秒。焊接工藝參數(shù)焊接功率：根據(jù)材料厚度調(diào)節(jié)，通常1000-3000W焊接時(shí)間：0.1-0.5秒，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)損傷材料焊接壓力：保證焊頭與工件良好接觸焊接頻率：20kHz或40kHz，高頻焊接精度更高焊接質(zhì)量影響因素極耳焊接質(zhì)量直接影響電池的內(nèi)阻與安全性。焊接不良會(huì)導(dǎo)致接觸電阻增大，局部發(fā)熱，甚至引發(fā)安全事故。焊接后處理焊接完成后需切除多余極耳，檢測(cè)焊接強(qiáng)度（拉力測(cè)試）與焊接面積。合格標(biāo)準(zhǔn)：拉力≥50N，焊接面積≥80%。電芯組裝核心設(shè)備從疊片、卷繞到注液、封裝，自動(dòng)化設(shè)備確保電芯組裝的高精度、高效率與高一致性第四章化成與檢測(cè)工藝后段工序化成與檢測(cè)是電芯生產(chǎn)的最后工序，通過(guò)首次充放電激活電芯，測(cè)試性能參數(shù)，篩選合格產(chǎn)品。這一工序?qū)﹄姵氐难h(huán)壽命、安全性和一致性具有決定性影響?；晒に嚮赡康氖状纬潆娺^(guò)程中，電解液在負(fù)極表面發(fā)生還原反應(yīng)，形成固體電解質(zhì)界面膜（SEI膜）。SEI膜允許鋰離子通過(guò)，阻止電子與電解液進(jìn)一步反應(yīng)，是保證電池可逆循環(huán)的關(guān)鍵?；晒に噮?shù)化成電流：通常為0.1-0.3C，小電流充電保證SEI膜均勻致密化成電壓：充電至額定電壓，保持恒壓直至電流降至設(shè)定值化成溫度：25-45℃，溫度影響SEI膜成分與結(jié)構(gòu)化成時(shí)間：10-24小時(shí)，取決于電芯容量與工藝充放電機(jī)設(shè)備化成設(shè)備采用多通道充放電機(jī)，每個(gè)通道獨(dú)立控制，可同時(shí)對(duì)數(shù)百至上千個(gè)電芯進(jìn)行化成。設(shè)備具備精確的電流電壓控制能力，測(cè)量精度達(dá)0.1%，支持多種充放電模式。化成過(guò)程對(duì)電池壽命和安全至關(guān)重要。SEI膜質(zhì)量直接影響電池的首次效率、循環(huán)壽命和低溫性能。優(yōu)化化成工藝可提升電池性能10-20%。分容與檢測(cè)分容工藝分容是通過(guò)充放電測(cè)試，精確測(cè)量每個(gè)電芯的實(shí)際容量、內(nèi)阻等關(guān)鍵參數(shù)，將性能接近的電芯分選到同一等級(jí)。分容流程：充電至額定電壓靜置1-4小時(shí)以0.2-0.5C電流放電至截止電壓記錄放電容量、中值電壓、內(nèi)阻等參數(shù)根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行性能分級(jí)檢測(cè)項(xiàng)目電壓測(cè)試：開(kāi)路電壓、工作電壓范圍容量測(cè)試：實(shí)際容量與標(biāo)稱容量對(duì)比內(nèi)阻測(cè)試：直流內(nèi)阻與交流內(nèi)阻自放電測(cè)試：靜置一定時(shí)間后電壓降外觀檢測(cè)：表面無(wú)劃痕、變形、漏液尺寸檢測(cè)：厚度、寬度、高度符合規(guī)格分選工藝意義電池組由多個(gè)單體電芯串并聯(lián)組成，性能一致性直接影響整組性能。性能差異大的電芯混用，會(huì)導(dǎo)致部分電芯過(guò)充或過(guò)放，降低電池組壽命與安全性。通過(guò)精確分選，將內(nèi)阻差異控制在±5mΩ，容量差異控制在±50mAh以內(nèi)，確保電池組性能最優(yōu)。安全性能測(cè)試過(guò)充測(cè)試以1C電流充電至額定電壓的1.5倍，持續(xù)充電直至電池溫度穩(wěn)定或保護(hù)裝置動(dòng)作。檢驗(yàn)電池過(guò)充保護(hù)能力與熱失控風(fēng)險(xiǎn)。短路測(cè)試將充滿電的電池正負(fù)極直接短路，外電路電阻≤100mΩ，觀察電池是否起火、爆炸。測(cè)試保護(hù)電路響應(yīng)速度。振動(dòng)與沖擊測(cè)試模擬運(yùn)輸與使用中的振動(dòng)與沖擊環(huán)境，檢驗(yàn)電池結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與密封性。振動(dòng)頻率10-55Hz，沖擊加速度150g。溫度循環(huán)測(cè)試在-40℃至85℃范圍內(nèi)循環(huán)測(cè)試，每個(gè)溫度點(diǎn)保持4小時(shí)以上，檢驗(yàn)電池在極端溫度下的性能與安全性。針刺與擠壓測(cè)試用鋼針刺穿電池或施加擠壓力，觀察電池是否起火爆炸。測(cè)試內(nèi)部短路時(shí)的安全性能，要求不起火不爆炸。安全測(cè)試是鋰電池出廠前的必要環(huán)節(jié)，各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T31485、UL1642、IEC62133）對(duì)測(cè)試項(xiàng)目與判定標(biāo)準(zhǔn)有明確規(guī)定。安全設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)符合性是產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的基本要求?；蓹z測(cè)與安全測(cè)試設(shè)備先進(jìn)的自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備確保每一顆電芯都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的性能驗(yàn)證與安全篩查第五章質(zhì)量控制與環(huán)境要求鋰電池生產(chǎn)是一個(gè)對(duì)環(huán)境與質(zhì)量要求極高的精密制造過(guò)程。從原料進(jìn)廠到成品出庫(kù)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格的質(zhì)量控制與環(huán)境管理，確保產(chǎn)品性能與安全。關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)漿料質(zhì)量監(jiān)控粘度測(cè)試：每批漿料使用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)試，控制在工藝范圍內(nèi)顆粒度檢測(cè)：激光粒度儀檢測(cè)，D50控制在10-30μm固含量測(cè)試：烘干法測(cè)定，誤差≤1%漿料穩(wěn)定性：靜置24小時(shí)無(wú)分層沉降涂布質(zhì)量控制涂布厚度：激光測(cè)厚儀在線監(jiān)測(cè)，控制精度±2%面密度均勻性：取樣稱重檢測(cè)，橫向縱向均勻性≤3%干燥度檢測(cè)：水分儀檢測(cè)殘留溶劑，水分≤500ppm，NMP≤200ppm極片質(zhì)量檢驗(yàn)毛刺檢測(cè)：顯微鏡檢查切邊質(zhì)量，無(wú)明顯毛刺與掉粉尺寸精度：三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x檢測(cè)，寬度精度±0.5mm，長(zhǎng)度精度±1mm壓實(shí)密度：測(cè)厚儀與稱重結(jié)合計(jì)算，控制在目標(biāo)范圍±0.05g/cm3焊接與封裝檢測(cè)焊接強(qiáng)度：拉力測(cè)試儀檢測(cè)，拉力≥50N焊接面積：X光或顯微鏡檢查，有效焊接面積≥80%氣密性測(cè)試：氦檢儀或真空衰減法，泄漏率≤1×10??Pa·m3/s外觀檢查：無(wú)劃痕、變形、漏液、極性標(biāo)識(shí)清晰生產(chǎn)環(huán)境與安全規(guī)范環(huán)境控制要求≤30℃溫度控制車間溫度控制在20-30℃，化成區(qū)域25±2℃≤25%濕度控制相對(duì)濕度≤25%，注液封裝區(qū)露點(diǎn)≤-40℃1000級(jí)潔凈度等級(jí)涂布、卷繞區(qū)域達(dá)到1000級(jí)潔凈度標(biāo)準(zhǔn)防塵防靜電措施車間采用層流凈化系統(tǒng)，定期更換高效過(guò)濾器人員進(jìn)入需經(jīng)風(fēng)淋室除塵，穿戴防靜電服與鞋設(shè)備與工作臺(tái)接地，靜電電壓控制在100V以內(nèi)使用離子風(fēng)機(jī)中和靜電，防止吸附灰塵安全管理制度化學(xué)品管理：電解液、NMP等?；贩诸惔鎯?chǔ)，專人管理，使用MSDS指導(dǎo)操作消防安全：配備干粉、泡沫、二氧化碳滅火器，禁止使用水滅火?；蓞^(qū)域配備氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案：制定火災(zāi)、泄漏、中毒等應(yīng)急預(yù)案，定期演練，確保人員熟悉逃生路線與應(yīng)急處理個(gè)人防護(hù)：操作人員佩戴防毒面具、防護(hù)手套，接觸電解液后及時(shí)清洗鋰電池生產(chǎn)涉及易燃易爆物質(zhì)，安全管理是企業(yè)的生命線。嚴(yán)格執(zhí)行安全規(guī)范，定期檢查設(shè)備與環(huán)境，是防止事故的根本保障。設(shè)備維護(hù)與智能化趨勢(shì)預(yù)防性維護(hù)體系建立設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，定期檢查關(guān)鍵部件磨損情況，及時(shí)更換易損件。涂布輥、刀具等關(guān)鍵部件根據(jù)使用次數(shù)或時(shí)間定期更換，防止因設(shè)備故障影響產(chǎn)品質(zhì)量。設(shè)備自動(dòng)化升級(jí)引入視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)上下料系統(tǒng)、AGV物流系統(tǒng)，減少人工干預(yù)，提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品一致性。自動(dòng)化率從60%提升至90%以上，人均產(chǎn)能提升3-5倍。智能預(yù)警與追溯建立MES制造執(zhí)行系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)設(shè)備故障，提前預(yù)警。建立產(chǎn)品追溯體系，每個(gè)電芯擁有唯一編碼，可追溯到原料批次與工藝參數(shù)。設(shè)備穩(wěn)定性的重要性鋰電池產(chǎn)品的一致性高度依賴設(shè)備穩(wěn)定性。設(shè)備精度漂移、部件磨損會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品性能波動(dòng)，增加不良率。穩(wěn)定的設(shè)備是保證大規(guī)模生產(chǎn)的基礎(chǔ)。國(guó)產(chǎn)設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)力提升國(guó)內(nèi)鋰電設(shè)備技術(shù)快速進(jìn)步，在涂布、卷繞、化成等環(huán)節(jié)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。部分高端設(shè)備如疊片機(jī)、激光焊接設(shè)備逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代，降低生產(chǎn)成本。智能化生產(chǎn)與潔凈環(huán)境自動(dòng)化、智能化、潔凈化是現(xiàn)代鋰電池生產(chǎn)的標(biāo)志，確保產(chǎn)品的高質(zhì)量與高一致性第六章鋰電池組裝技術(shù)未來(lái)展望新材料突破固態(tài)電解質(zhì)、硅負(fù)極、高鎳正極等新材料研發(fā)，推動(dòng)能量密度突破500Wh