磷酸铁锂工艺流程培训（一）
电极段工艺流程详解
将浆料中的各种组成原材料按工艺要求比例，通过高速分散（自转）与低速搅拌（公转）实现活性物质在溶剂中的均匀稳定悬浮，配制成浆料，为涂布工序活性物质均匀涂覆提供前提条件，以利于均匀涂布，保证极片的一致性。
双行星（PD）搅拌机
目前，电极浆料的混料工艺主要分为两种：
湿法混料工艺，基本过程为溶胶-混合导电剂-混合活物质-稀释。
干法混料工艺，基本过程为活物质、导电剂和黏结剂干粉混合-加入适量溶剂润湿-加入溶剂高速分散破碎-稀释调节粘度。
干法制浆的工艺流程是首先将活物质、导电剂等粉末物质在一定速度下进行预混合。混合完了之后加入粘结剂，进行混合搅拌，逐步加入溶剂进行混合、分散，最后加入一定量溶剂进行稀释调节到涂布所需要的粘度。
固体粉料在液体中的分散过程可以分为三个阶段，如图所示。干法制浆工艺与湿法工艺的不同之处是第二阶段物料之间、设备与物料之间存在较大的内摩擦力，在各方面作用力下，物料可以达到很好的分散状态。浆料分散程度高，对极片的质量是有利的。同时干法混料工艺显著缩短了搅拌工艺时间。
固体粉料在液体中的分散过程
将稳定性好、粘度好、流动性好的浆料均匀地涂覆在正负极集流体上，并将浆料中的溶剂进行烘干的一种工艺。涂布的效果对电池容量、内阻、循环寿命以及安全性有重要影响，保证极片均匀涂布，对锂电池电池的容量、一致性、安全性等的具有重要的意义。
极片在涂布、干燥完成后，活物质与集流体箔片的剥离强度很低，需要对其进行辊压，以增强活物质与箔片的粘接强度，以防在电解液浸泡、电池使用过程中剥落。辊压保证极片表面光滑和平整，防止涂层表面的毛刺刺穿隔膜引发短路，还可以压缩电芯体积，提高电芯能量密度，降低极片内部活物质、导电剂、粘结剂之间的孔隙率，降低电池的电阻提高电池性能。
分切工艺：是指把宽度大的卷材或卷状产品,根据实际需要情况进行纵向裁剖成所需宽度的分卷。主要技术要求是分条后的极片不能出现褶皱、脱粉，要求分条尺寸精度高等，同时极片边缘的毛刺小，否则在毛刺上会产生枝晶刺破隔膜，造成电池内部的短路。
模切工艺：根据电池设计结构和规格，需要对极片进行裁切。
一般的对卷绕电池，极片根据设计宽度进行分条。对于叠片电池，极片相应裁切成片。主要技术要求是模切后的极片不能出现毛刺、掉粉、尺寸不良等。
主要采用两种工艺：
1、模具冲切：存在刀具磨损问题，这容易引起工艺不稳定，导致极片裁切品质差，引起电池性能下降。
2、激光切割：利用激光照射被切割的电极极片，使极片形成孔洞，随着光束的移动，孔洞练成宽度很窄的切缝，完成对极片的切割。避免了模具切割的工艺不稳定性。
激光切割利用高功率密度激光束照射被切割的电池极片，使极片很快被加热至很高的温度，迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点而形成孔洞，随着光束在极片上的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对极片的切割。
其中，激光能量和切割移动速度是两个主要的工艺参数，对切割质量影响巨大。
下图是不同的激光切割工艺条件下单面涂层正极极片的切边形貌。当激光功率太低或者移动速度太快时，极片不能完全切开，而当功率太高或移动速度太低时，激光对材料作用区域变大，切缝尺寸更大。
极片裁切过程中，极片裁切边缘的质量对电池性能和品质具有重要的影响，具体包括：
（1）毛刺和杂质，会造成电池内短路，引起自放电甚至热失控；
（2）尺寸精度差，无法保证负极完全包裹正极，或者隔膜完全隔离正负极极片，引起电池安全问题；
（3）材料热损伤、涂层脱落等，造成材料失去活性，无法发挥作用；
（4）切边不平整度，引起极片充放电过程的不均匀性。
极片裁切的主要工艺控制点就是需要避免这些问题出现，提高工艺品质。
组立段工艺流程详解
卷绕&X-ray
卷绕工艺：把激光切好后的极片，通过卷针的转动，把极片卷成一个层层包裹的卷芯状，正常包裹方式为隔膜、正极、隔膜、负极。
一般卷针有圆形、椭圆形针，理论上讲，卷针越圆，卷芯贴合越好，但圆形卷针使得极耳翻折比较严重。卷绕过程中有CCD进行检测纠偏，检测正负极间距，正负极与隔膜间距。
隔膜起着分隔正负极，防止电池内部短路，允许电解质离子自由通过，完成电化学充放电过程的作用。
组立-热压
预热后再热压，增加压实效果。去除水分，热压入壳后极片贴紧，入壳后水分不容易分离出来。通过设置合理的时间、温度、压力对裸电池进行热压整形，控制裸电池厚度，使卷绕后松散的裸电池外形固定，以防止正负极片相对位移。
热压主要目的：
1、改善锂离子电池的平整度，使电芯厚度满足要求并具有高的一致性；
2、消除隔膜褶皱，赶出电芯内部空气，使隔膜和正负极极片紧密贴个在一起，缩短锂离子扩散距离，降低电池内阻。
热压工艺
通过设置合理的时间、温度、压力对裸电池进行热压整形，控制裸电池厚度
热压目的：
1、使卷绕后松散的裸电池外形固定，以防止正负极片相对位移
2、改善电芯平整度，使电芯厚度满足要求并具有高的一致性；
3、消除隔膜褶皱，赶出电芯内空气，使隔膜和正负极片紧密贴合，缩短锂离子扩散距离，降低电池内阻。
主要控制点：
1、热压的压力控制，保持电池的一致性；
2、温度的稳定性能
3、隔膜透气性、厚度变化
4、电芯厚度满足入壳要求
5、极片是否发生断裂
组立-X-ray
X-ray检测：设备采用X射线透射产品内部，并对其成像，对内部结构进行检测，通过检测正极和负极是否出现错位，确保隔离状态，对后期上市的安全起到至关重要的作用。X-Ray无损检测设备通过X-Ray发生器发出X射线，穿透电池内部，由线阵列探测器接收X射线成像和拍照，通过检测软件对图像进行处理并自动测量正极片、负极片、隔膜对齐度并进行判断，确定良品和不良品。
X-ray设备投射图
组立-极耳超声波焊接
极耳焊接：正、负极分散的极耳焊全部接在一起焊成一片，且焊接完毕之后需要裁切极耳。超声波焊接是一种固相焊接方法，焊件之间的焊接时通过声学高频振动和工件之间静压力加持形成热能作用下实现的。
锂离子电池极耳焊接质量会直接影响电池安全性和倍率性能，在实际生产中，极耳超声波焊接焊头由多个焊点组成，而焊接质量受焊接母材、焊头表面状况、加压机构气路气压和焊接振幅、能量、压力、时间等因素的影响。
卷芯配对：两个卷芯通过正负极连接片焊接到一起，并折弯后合并。
组立-连接片与顶盖焊接
组立-连接片与顶盖焊接
通过连续激光把铜/铝软连接焊接到顶盖对应的极柱内表面上，焊印需要贴胶保护。
设备：单光纤+振镜激光焊
工序目的：电芯与顶盖焊连接。
工序关键品质控制点:熔深熔宽、虚焊、焊穿、爆点、残留面积不够、拉力不够、粉尘颗粒。
极耳折弯：极耳折弯，将两个电芯叠在一起。
合芯贴胶：两个电芯叠在一起之后，贴上胶带，保证合并。
组立-包Mylar
包Mylar：绕裸电芯一周及裸电芯底部包Mylar膜，Mylar膜主要目的为了防止电芯与外壳接触，防止短路现象的发生。
1、电芯来料平整，对齐；
2、Mylar膜平整、无静电；
3、热熔温度达到要求，焊印面积符合要求，Mylar膜与保持支架粘结良好；
4、包膜后贴胶，保证膜不会撑开，胶带不脱落。
组立-电芯入壳预焊
做好的电芯装入到铝壳中。
点焊是为了方面后续顶盖与外壳密封焊接，先对顶盖与外壳进行预焊固定，防止顶盖位置错位影响电池品质。
主要控制点：电芯来料后进行入壳工位，设备对壳体进行正、负压除尘、清洁，保证壳内无异物后进入入壳工位入壳，电芯入壳后进行短路测试，短路测试后进行预固定焊接。
组立-顶盖焊接
将预焊后电池通过激光将顶盖与铝壳密封焊接；顶盖通过激光焊接焊接在一起。
主要控制的：
1、采用激光出射头焊接，激光头高度可调节，可视化，焊接出射头不垂直焊接产品；
2、采用顶部定位焊接，顶部定位机构不能划伤电池顶盖；
3、焊接时顶盖须有保护盖板，禁止出现极柱的塑胶件划伤、烧伤现象，保护盖板结构牢固可靠；
4、焊接工位设有焊渣防护机构，无焊渣残留铝壳表面；
5、焊接后电芯焊痕光滑、平整、无炸火、炸点、虚焊、漏焊、焊穿等不良。
组立-氦检
充氦气抽真空、高温加热，充氦气是为了置换空气，破真空的作用，使得导热性更好，水分蒸发更好。对电池进行干式检漏，通过对被检电池抽真空和充注氦气，应用真空箱法进行氦质谱气密性检测，通过该装置判断出被检工件中的合格与不合格。
烘烤
水分对锂电池的性能影响是最大的，需要在注液前将电芯内部的水分以及残留NMP去除，以免影响锂电池质量。
在极片和电芯烘烤的负压环境之中，弹夹盛放在烘烤箱内架体上，通过充入惰性气体进行烘烤干燥处理，极片和电芯暴露于加热板热辐射和惰性气体的对流热传导，传热到产品的过程中，一方面用于提高电芯温度另一方面用于电芯内自由水的蒸发。
注液封装
电解液号称锂离子电池的“血液”，导通电池正负极，对锂离子电池的工作温度、循环效率、安全性能、倍率性能等影响重大。
