リチウムバッテリー製造プロセス

2025-03-26

リチウムイオン電池は、正極、負極、隔膜、電解液、導体集電体およびバインダーなどを含む複雑なシステムです。関与する反応には、正極と負極の電気化学反応、リチウムイオンの伝導、電子の伝導、熱の拡散などが含まれます。リチウム電池の製造プロセスは長く、50以上の工程が含まれています。

Lithium battery can be divided into cylindrical battery, square battery and soft package battery according to the form, and its production process has some differences, but overall, the lithium manufacturing process can be divided into the first step (pole manufacturing), the middle step (cell synthesis), the last step (forming and packaging). Because the safety performance of lithium ion battery is very high, the accuracy, stability and automation level of lithium battery equipment are highly required in the battery manufacturing process.

リチウム電気設備は、陽極および陰極材料、隔膜材料、電解液などの原材料を秩序だてたプロセスを通じて製造するプロセス設備であり、リチウム電気設備はリチウム電池の性能およびコストに大きな影響を与え、決定因子の一つです。異なる技術プロセスに応じて、リチウム電気設備は前半セクション設備、中間セクション設備、後半セクション設備に分けられます。リチウム生産ラインにおいて、前半セクション、中間セクション、後半セクション設備の価値は約4:3:3を占めています。

最初のステップの生産目的は、（正極および負極の）極板の製造を完了することです。 

前のプロセスの主な工程は、混合、コーティング、ローラープレス、切断、生産、抜き取りであり、関与する設備は主に次の通りです：ミキサー、コーティング機、ローラープレス、スライス機、生産機、ダイカット機などです。

スラリー混合（使用設備：真空ミキサー） is to mix positive and negative solid battery materials evenly and then add solvent to stir into slurry. Slurry mixing is the beginning of the previous process, is to complete the subsequent coating, roller and other processes prior to the foundation.

 コーティング（設備：コーティング機） is to stir the slurry evenly coated on the metal foil and dried into positive and negative pieces. As the core part of the previous process, the execution quality of the coating process profoundly affects the consistency, safety and life cycle of the finished battery, so the coating machine is the highest value of the equipment in the previous process.

 ローラープレス（使用設備：ローラープレス） is to further compress the coated electrode sheet to improve the energy density of the battery. The smoothness of the roller – pressed rear electrode directly affects the processing effect of the post – sequence cutting process, and the uniformity of the active material of the electrode indirectly affects the performance of the cell.

スリッティング（使用設備：スリッティング機） is to continuously slice the wider coil of pole into a number of narrow pieces of required width. In the process of cutting, the pole slice encounters shearing fracture failure, and the level of edge after cutting (no burr, no buckling) is the key to evaluate the performance of the slicing machine.

フィルム製造（使用設備：フィルム製造機） includes welding pole lugs after cutting, pasting protective tape, wrapping pole lugs or using laser cutting to shape pole lugs, etc., for subsequent winding process. Die cutting (used equipment: die cutting machine) is the coating after the pole piece punching molding, for the subsequent process.

中間工程の生産目標は、セルの製造を完了することです。中間工程の技術的ルートと生産ライン設備は、異なる種類のリチウムバッテリーによって異なります。 

The essence of the middle process is the assembly process. Specifically, it is the orderly assembly of the (positive and negative) pole pieces made from the previous process with the diaphragm and electrolyte. Due to the different energy storage structures of square (roll), cylindrical (roll) and soft pack (layer) batteries, there are obvious differences in the technical route and production line equipment of different types of lithium batteries in the middle process. Specifically, the middle process of square and cylindrical battery mainly includes winding, liquid injection and packaging. The equipment involved mainly includes: winding machine, liquid injection machine, packaging equipment (shell feeding machine, groove rolling machine, sealing machine, welding machine), etc. The main process of the middle process of the soft pack battery is laminating, liquid injection and packaging. The equipment involved mainly includes laminating machine, liquid injection machine and packaging equipment.

巻き付け (使用機器: 巻き付け機)は、製造工程または巻き die カッティングメカニズムによって作られたポールシートをリチウムイオン電池のバッテリーセルに巻き付けるために使用され、主に角型および円筒形リチウム電池の生産に使用されます。巻き付け機は、角型巻き付け機と円筒型巻き付け機の2つのカテゴリーに細分化され、それぞれ角型および円筒型リチウム電池の生産に使用されます。円筒型巻き付けと比較して、角型巻き付けプロセスはより高いテンション制御を要求するため、角型巻き付け機はより困難です。

積層 (使用機器: ラミネーター) is the lamination of single pole pieces made in the die cutting process into lithium-ion battery cells, mainly used in the production of flexible battery. Compared with square and cylindrical cells, soft-clad cells have obvious advantages in energy density, safety and discharge performance. However, when the laminator completes a single stacking task, it involves the coordination of multiple sub-processes and complex mechanisms, so it needs to deal with complex dynamics control to improve the stacking efficiency. The speed of winding machine is directly related to the winding efficiency, and the method of efficiency enhancement is relatively simple. At present, the production efficiency and yield of laminated cell are not as good as those of wound cell.

液体注入機 (使用機器: 液体注入機) is the quantitative injection of battery electrolyte into the cell.

コアパッケージング (使用機器: シェル機、溝ローリング機、封止機、溶接機) is to put the coiling core into the shell of the core.

後者のプロセスの生産目標は、形成と封入を完了することです。

 中間プロセスを経て、リチウム電池セルの機能構造が形成され、後者のプロセスの意義はそれを活性化することにあります。検出、ソーティング、組立を通じて、安全で安定した性能を持つリチウム電池製品の使用が可能になります。後半プロセスの主要なプロセスには、形成、容量分離、検出、ソーティングなどが含まれ、関与する機器は主に充電および放電機、検出機器などです。

形成 (使用機器: 充電放電機) is to activate the cell through the first charge, during which effective passivation film (SEI film) is generated on the negative electrode surface to achieve the “initialization” of the lithium battery.

容量分割 (使用機器: 充電放電機), namely, “analysis capacity”, is to charge and discharge the cell in accordance with the design standard, in order to measure the electric capacity of the cell. Charge and discharge of the cell through the formation, capacitive process, so the charge and discharge machine is the most commonly used after the core equipment. The minimum working unit of charge-discharge machine is “channel”. A “unit” (BOX) is composed of a number of “channels”, and a number of “units” are combined together to form a charge-discharge machine.

テスト（使用機器：テスト機器）充電、放電および静置の前後に行うべきです。仕分けは、特定の基準に従って試験結果に基づいて形成と容量分離の後にバッテリーを分類し選択することです。検出と仕分けプロセスの重要性は、不適合製品を排除するだけではなく、リチウムイオンバッテリーの実際の応用においてセルがしばしば並列および直列に結合されるため、類似の性能を持つセルを選択することがバッテリーの全体的な性能を最適化するのに役立ちます。