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锂离子工厂培训课件

锂离子电池基础概述电池结构与工作原理锂离子电池主要由四大核心部件组成：正极、负极、隔膜和电解液。其工作原理基于摇椅机制，即锂离子在充放电过程中在正负极之间往返迁移。充电时，锂离子从正极脱嵌，穿过电解液和隔膜，嵌入负极；放电时则反向移动，产生电子流，形成电流。主流材料介绍目前市场主流正极材料包括：三元材料(NMC/NCM)：镍钴锰/镍钴铝三元复合氧化物，能量密度高磷酸铁锂(LFP)：成本低、安全性好、循环寿命长负极材料主要有：石墨：传统主流负极材料硅碳：提高能量密度的新型复合材料

锂电池的主要类型圆柱形电池以18650、21700型号为代表，采用卷绕工艺制造。优点是结构稳定，散热性能好，标准化程度高，适用于电动工具、特斯拉早期电动车型等。缺点是空间利用率较低，能量密度有限。生产工艺成熟，自动化程度高，生产效率高。软包电池采用铝塑膜包装，内部为叠片或卷绕结构。优点是轻薄、柔性好、能量密度高，适用于手机、平板等消费电子产品及高端电动车。缺点是对生产环境要求高，封装技术复杂。生产工艺需要严格的无尘环境和精密控制。方形电池采用铝壳或钢壳封装，内部为叠片结构。优点是空间利用率高，结构稳定，安全性好，适用于大部分电动汽车。缺点是散热性能相对较差。生产工艺介于圆柱和软包之间，需要精密的叠片设备和封装技术。

锂电池产业现状与市场趋势全球与中国市场规模2024年全球锂电池市场规模预计将超过2500亿美元，年增长率保持在25%以上。中国作为全球最大的锂电池生产和消费国，占据全球超过50%的市场份额。随着新能源汽车产业快速发展，2024年全球电动车销量预计超过3000万辆，带动动力电池需求大幅增长。主要厂商及供应链格局全球锂电池市场呈现三足鼎立格局：中国：以宁德时代(CATL)为首，市场份额超过35%，比亚迪、国轩高科等紧随其后韩国：LG新能源、三星SDI、SK创新三大厂商占据重要位置日本：松下、村田制作所等传统电池巨头仍有一定优势技术发展方向锂电池行业主要技术发展方向：高能量密度：从目前的250-300Wh/kg向350-400Wh/kg突破安全性提升：采用复合铜箔、安全隔膜等新材料降低热失控风险快充技术：提高充电速率，实现15分钟内充电80%长寿命：延长循环寿命至2000-3000次以上低温性能：改善电池在-30℃环境下的表现

锂电池生产工厂流程总览原材料准备与检验包括正极材料（如NMC、LFP）、负极材料（石墨、硅碳）、电解液、隔膜、铝箔、铜箔等原材料的入厂检验和前处理。质量控制点：粒度分布、纯度、含水量、杂质含量等。电极制造涂布：将活性材料浆料均匀涂覆在集流体上干燥：去除溶剂并控制残留水分辊压：提高极片密度和强度分切：将极片裁切成所需尺寸电芯组装叠片/卷绕：将正极、负极和隔膜按特定结构组装注液：在真空环境下注入电解液封装：焊接或热封电芯外壳形成化成与分容测试首次充放电激活电池容量、内阻等性能测试电芯分级与筛选模组与PACK组装电芯并联成模组模组串联成电池包BMS系统集成功能测试与出厂检验

电极制造关键工艺活性材料与导电剂混合制浆电极制造的第一步是制备均匀的浆料。正极浆料通常由活性材料（如NMC、LFP）、导电剂（如导电炭黑）、粘结剂（如PVDF）和溶剂（如NMP）混合而成。负极浆料则使用石墨或硅碳作为活性材料。关键控制点：物料配比精确控制：活性材料:导电剂:粘结剂比例混合时间与速度：影响浆料分散均匀性浆料粘度：影响涂布质量，一般控制在5000-9000mPa·s固含量：影响电极厚度和密度涂布技术及设备介绍涂布是将浆料均匀涂覆在集流体（正极用铝箔，负极用铜箔）上的过程。间隙涂布：最常用的涂布方式，通过控制刮刀与集流体间的距离调节涂层厚度挤压涂布：适用于高粘度浆料，控制精度高狭缝涂布：适用于薄涂层，均匀性好干燥与辊压工艺参数控制干燥工艺：使用多段式隧道炉，温度一般为100-150℃，需严格控制残留溶剂量（通常200ppm）。干燥时间和温度曲线直接影响电极质量。辊压工艺：通过高压辊压增加极片密度，提高电池能量密度。关键参数包括：线压力：一般为200-600N/cm辊缝隙：决定最终电极厚度辊温：常温或加热至50-80℃电极压实密度：正极一般为3.2-3.6g/cm3，负极为1.5-1.8g/cm3质量控制点及常见缺陷电极制造常见缺陷：涂布不均：厚度偏差、条纹、边缘效应气泡、针孔：影响电极完整性粘结强度不足：导致脱粉集流体褶皱：影响后续加工

电芯组装工艺详解叠片与卷绕工艺区别及应用叠片工艺(Z-folding/Stacking)：将裁切好的正负极片与隔膜按照设定的方式逐层叠加。优点是层间排列整齐，热传导性能好，适合方形和软包电池。设备代表：先导智能叠片机。卷绕工艺(Winding)：将长条状正负极片与隔膜连续卷绕成圆柱或椭圆形。优点