卷绕/叠片工艺

卷绕工艺

一、卷绕工艺原理与流程

1.原理：通过固定卷针的卷绕，将前期处理好的正极极片、隔膜、负极极片按照顺序卷绕挤压成型。

2.流程：将原材料按负极、隔膜、正极、隔膜的顺序叠在一起，通过卷绕法直接卷成圆柱形或椭圆柱形，再放在方壳或圆柱的金属外壳中。具体步骤包括卷料正负极极片和隔膜放卷、自动纠偏、自动张力检测与控制，极片由夹爪送料机构引入卷绕部分，与隔膜一同按规定工艺要求进行自动卷绕。卷绕完成后自动换工位、切断隔膜和贴终止胶带，成品裸电芯自动下料，经过预压后，最终由拉带将电芯传送至下料出口。

3.应用场景：多用于方形和圆柱电池。

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二、关键参数控制

1.张力参数：张力主要是保证卷绕后的电芯成型及化成后极片界面。张力过小，电芯松散，甚至在电芯装运过程中极片窜动；张力过大，电芯紧箍，会造成极片褶皱。

2.隔膜切刀温度：隔膜切刀温度主要靠实验对比不同温度下的切断效果确定最佳切刀温度。隔膜种类厚度确定后，隔膜室会提供大致耐热温度，此温度为热压温度及干燥温度的上限，超出此温度隔膜收缩加剧影响包覆尺寸甚至闭孔。

3.卷针周长：卷针周长标准来源于设计制程。理论上卷针周长等于（电芯宽度-电芯厚度）×2，但实际电芯热压后，电芯两侧拐角不是半圆形，更类似于梯形，且为了适应后续料厚波动调整铁氟龙，卷针周长肯定比理论值小。

4.负极切刀寿命：负极切刀寿命的制定主要是因为客户要求。即使切断位有毛刺，由于卷绕电芯卷首卷尾负包正，毛刺刺穿隔膜后搭接的仍为负极，因此可以不做管控。

5.卷首卷尾隔膜空转圈数：现有卷首1.5圈，卷尾1.25圈主要来自设计图纸。卷首圈数调整需主要验证对抽芯影响及对电芯厚度影响，卷尾圈数主要考虑收尾胶及电芯二维码位置及扫码影响，主要与装配焊接方式有关联。

三、设备与技术要求

1.自动化设备：卷绕工艺通常在自动化设备上完成，以确保卷绕的均匀性和一致性。这些设备通常具有高精度、高速度和高可靠性的特点。

2.CCD检测仪：在卷绕过程中，使用CCD检测仪实时监测对齐度，以确保极片与隔膜的均匀紧密贴合、合理包覆。

3.严格控制工艺参数：卷绕工艺中需要对多个关键参数进行严格控制，如张力、隔膜切刀温度、卷针周长等，以确保电芯的质量和性能。

四、质量检查与测试

在卷绕工艺完成后，需要对电芯进行一系列的质量检查和测试，以确保其符合设计要求和质量标准。这些检查和测试通常包括外观检查、电性能测试和安全性能测试等。

叠片工艺

一、叠片工艺原理与流程

1.原理：将涂覆后的正负合剂层分割成初定尺寸，随后依照顺序将正极合剂层、隔膜、负极合剂层贴合，后将多个“三明治”结构层并联叠合，形成可以封装的电极片芯。垫片工艺的连续性靠的是隔膜的“Z”字形弯折，把正负极连续叠合到隔膜上，隔膜“Z”字形穿行其间，隔开两极，最后包上外壳包装。

2.流程：正极极片、负极极片通过自动传输线流入叠片机，极片料盒实现自动上料、自动归还；隔膜主动放卷，经过张力机构、纠偏机构，引入叠片台；叠片台带动隔膜前后往复移动，以放置极片；两套机械手吸盘分别将正、负极片从各自料盒中取出，经预定位系统精确定位后叠放在叠片台上；叠片完成后，通过机械手转移电芯至尾卷贴胶工位，自动尾卷；切断隔膜，自动侧面贴胶；同时开始下一电芯的自动叠片；贴完胶的电芯自动转入电芯传输线上的随行夹具中，转运至下工序。

3.应用场景：多用于方形和软包电池，也更适合生产高倍率电池、大尺寸电池和异型电池。

二、叠片工艺的核心设备

叠片机是锂电池生产中的关键设备之一，一般由以下机构构成：

1.放料机构：用于放置正负极片和隔膜。

2.极片料盒：用于存储和输送正负极片。

3.极片定位机构：用于确保极片在叠片过程中的准确位置。

4.送料机构：用于从极片料盒中拾取极片，并将其输送到叠片台上。

5.叠片台：用于承载和叠放正负极片和隔膜。

6.贴胶机构：用于在电芯完成后贴上保护胶。

7.下料机构：用于将完成叠片的电芯从叠片台上取下。

三、叠片工艺的优势

1.提升电池性能：叠片工艺能显著提升电池的能量密度、安全性和循环寿命。相较于卷绕电池，叠片电池具有更高的体积能量密度上限、更稳定的内部结构和更长的循环寿命。

2.适应性强：叠片工艺更适合生产高倍率电池、大尺寸电池和异型电池，能够满足不同领域对电池性能的需求。

3.材料利用率高：在叠片工艺中，材料的剔废仅仅只需要剔除单片，而卷绕剔废会导致整片甚至前后两片极片的浪费，因此叠片工艺的材料利用率更高。

叠片与卷绕工艺特点与优劣势