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鋰離子電池是一個(gè)復(fù)雜的體系，包含了正極、負(fù)極、隔膜、電解液、集流體和粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑等，涉及的反應(yīng)包括正負(fù)極的電化學(xué)反應(yīng)、鋰離子傳導(dǎo)和電子傳導(dǎo)，以及熱量的擴(kuò)散等。鋰電池的生產(chǎn)工藝流程較長，生產(chǎn)過程中涉及有 50 多道工序。

鋰電池按照形態(tài)可分為圓柱電池、方形電池和軟包電池等，其生產(chǎn)工藝有一定差異，但整體上可將鋰電制造流程劃分為前段工序（極片制造）、中段工序（電芯合成）、后段工序（化成封裝）。由于鋰離子電池的安全性能要求很高，因此在電池制造過程中對鋰電設(shè)備的精度、穩(wěn)定性和自動化水平都有極高的要求。

鋰電設(shè)備是將正負(fù)極材料、隔膜材料、電解液等原料通過有序工藝，進(jìn)行制造生產(chǎn)的工藝裝備，鋰電設(shè)備對鋰電池性能和成本有重大影響，是決定因素之一。按照不同工藝流程可將鋰電設(shè)備分為前段設(shè)備、中段設(shè)備、后段設(shè)備，在鋰電產(chǎn)線中，前段、中段、后段設(shè)備的價(jià)值占比約為4:3:3。

鋰電池制造流程機(jī)器設(shè)備

前段工序的生產(chǎn)目標(biāo)是完成（正、負(fù)）極片的制造。前段工序主要流程有：攪拌、涂布、輥壓、分切、制片、模切，所涉及的設(shè)備主要包括：攪拌機(jī)、涂布機(jī)、輥壓機(jī)、分條機(jī)、制片機(jī)、模切機(jī)等。

漿料攪拌（所用設(shè)備：真空攪拌機(jī)）是將正、負(fù)極固態(tài)電池材料混合均勻后加入溶劑攪拌成漿狀。漿料攪拌是前段工序的始點(diǎn)，是完成后續(xù)涂布、輥壓等工藝的前序基礎(chǔ)。

攪拌流程圖

涂布（所用設(shè)備：涂布機(jī)）是將攪拌后的漿料均勻涂覆在金屬箔片上并烘干制成正、負(fù)極片。作為前段工序的核心環(huán)節(jié)，涂布工序的執(zhí)行質(zhì)量深刻影響著成品電池的一致性、安全性、壽命周期，所以涂布機(jī)是前段工序中價(jià)值最高的設(shè)備。

轉(zhuǎn)移式涂布機(jī)原理

擠壓式涂布機(jī)原理

輥壓（所用設(shè)備：輥壓機(jī)）是將涂布后的極片進(jìn)一步壓實(shí)，從而提高電池的能量密度。輥壓后極片的平整程度會直接影響后序分切工藝加工效果，而極片活性物質(zhì)的均勻程度也會間接影響電芯性能。

輥壓機(jī)原理

分切（所用設(shè)備：分條機(jī)）是將較寬的整卷極片連續(xù)縱切成若干所需寬度的窄片。極片在分切中遭遇剪切作用斷裂失效，分切后的邊緣平整程度（無毛刺、無屈曲）是考察分條機(jī)性能優(yōu)劣的關(guān)鍵。

分條機(jī)原理

制片（所用設(shè)備：制片機(jī)）包括對分切后的極片焊接極耳、貼保護(hù)膠紙、極耳包膠或使用激光切割成型極耳等，從而用于后續(xù)的卷繞工藝。模切（所用設(shè)備：模切機(jī)）是將涂布后極片沖切成型，用于后續(xù)工藝。

模切機(jī)原理

中段工序的生產(chǎn)目標(biāo)是完成電芯的制造，不同類型鋰電池的中段工序技術(shù)路線、產(chǎn)線設(shè)備存在差異。中段工序的本質(zhì)是裝配工序，具體來說是將前段工序制成的（正、負(fù)）極片，與隔膜、電解質(zhì)進(jìn)行有序裝配。由于方形（卷狀）、圓柱（卷狀）與軟包（層狀）電池儲能結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致不同類別鋰電池在中段工序的技術(shù)路線、產(chǎn)線設(shè)備存在明顯差異。具體來說，方形、圓柱電池的中段工序主要流程有：卷繞、注液、封裝，所涉及的設(shè)備主要包括：卷繞機(jī)、注液機(jī)、封裝設(shè)備（入殼機(jī)、滾槽機(jī)、封口機(jī)、焊接機(jī)）等；軟包電池的中段工序主要流程有：疊片、注液、封裝，所涉及的設(shè)備主要包括：疊片機(jī)、注液機(jī)、封裝設(shè)備等。

卷繞（所用設(shè)備：卷繞機(jī)）是將制片工序或收卷式模切機(jī)制作的極片卷繞成鋰離子電池的電芯，主要用于方形、圓形鋰電池生產(chǎn)。卷繞機(jī)可細(xì)分為方形卷繞機(jī)、圓柱卷繞機(jī)兩類，分別用于方形、圓柱鋰電池的生產(chǎn)。相比圓柱卷繞，方形卷繞工藝對張力控制的要求更高，故方形卷繞機(jī)技術(shù)難度更大。

卷繞機(jī)原理

疊片（所用設(shè)備：疊片機(jī)）是將模切工序中制作的單體極片疊成鋰離子電池的電芯，主要用于軟包電池生產(chǎn)。相比方形、圓柱電芯，軟包電芯在能量密度、安全性、放電性能等方面具有明顯優(yōu)勢。然而，疊片機(jī)完成單次堆疊任務(wù)，涉及多個(gè)子工序并行與復(fù)雜機(jī)構(gòu)協(xié)同，提升疊片效率需應(yīng)對復(fù)雜動力學(xué)控制問題；而卷繞機(jī)轉(zhuǎn)速與卷繞效率直接聯(lián)系，增效手段相對簡單。目前，疊片電芯的生產(chǎn)效率、良率與卷繞電芯有所差距。

注液機(jī)（所用設(shè)備：注液機(jī)）是將電池的電解液定量注入電芯中。

注液機(jī)原理

電芯封裝（所用設(shè)備：入殼機(jī)、滾槽機(jī)、封口機(jī)、焊接機(jī)）是將卷芯放入電芯外殼中。

入殼機(jī)原理

滾槽機(jī)原理

封口機(jī)原理

焊接機(jī)原理

后段工序的生產(chǎn)目標(biāo)是完成化成封裝。截至中段工序，鋰電池的電芯功能結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成，后段工序的意義在于將其激活，經(jīng)過檢測、分選、組裝，形成使用安全、性能穩(wěn)定的鋰電池成品。后段工序主要流程有：化成、分容、檢測、分選等，所涉及的設(shè)備主要包括：充放電機(jī)、檢測設(shè)備等。

化成（所用設(shè)備：充放電機(jī)）是通過第一次充電使電芯激活，在此過程中負(fù)極表面生成有效鈍化膜（SEI 膜），以實(shí)現(xiàn)鋰電池的“初始化”。分容（所用設(shè)備：充放電機(jī)）即“分析容量”，是將化成后的電芯按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行充放電，以測量電芯的電容量。對電芯進(jìn)行充放電貫穿化成、分容工藝過程，因此充放電機(jī)是最常用的后段核心設(shè)備。充放電機(jī)的最小工作單位是“通道”，一個(gè)“單元”（BOX）由若干“通道”組合而成，多個(gè)“單元”組合在一起，就構(gòu)成了一臺充放電機(jī)。

檢測（所用設(shè)備：檢測設(shè)備）在充電、放電、靜置前后均要進(jìn)行；分選是根據(jù)檢測結(jié)果對化成、分容后的電池按一定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類選擇。檢測、分選工序的意義不僅在于排除不合格品，由于鋰離子電池實(shí)際應(yīng)用中，電芯常以并聯(lián)、串聯(lián)方式結(jié)合，所以選取性能接近的電芯，有助于使電池整體性能達(dá)到最優(yōu)。

鋰電池的生產(chǎn)離不開鋰電池生產(chǎn)設(shè)備，除了電池本身所用材料之外，制造工藝和生產(chǎn)設(shè)備是決定電池性能的重要因素。早期，我國鋰電設(shè)備主要依賴進(jìn)口，經(jīng)過幾年的快速發(fā)展，中國鋰電設(shè)備企業(yè)在技術(shù)、效率、穩(wěn)定性等多個(gè)方面都已經(jīng)逐步趕超了日韓設(shè)備企業(yè)，并擁有性價(jià)比、售后維護(hù)等方面的優(yōu)勢。目前國內(nèi)鋰電設(shè)備企業(yè)集群已經(jīng)形成，并成為中國高端裝備名片進(jìn)入國際市場。隨著鋰電龍頭縱向結(jié)盟與出海擴(kuò)產(chǎn)，鋰電設(shè)備受益下游擴(kuò)產(chǎn)迎來快速增長的全新機(jī)遇期。

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