鋰離子電池基本原理和工藝流程介紹

1、Surpassing customers expectationAmperex Technology LimitedSurpassing customers expectationAmperex Technology LimitedSurpassing customers expectationAmperex Technology LimitedSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialBinShuBM-PRJ-Dept03/25/2008Surpassing custom

2、ers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology LimitedSurpassing customers expectationAmperex Technology LimitedSurpassing customers expectationAmperex Technology LimitedSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9

3、/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL Confidential鋰離子電池鋰離子電池鋰離子電芯：鋰離子電芯：Cell保護電路：保護電路：PCB 陰極：Cathode陽極：Anode隔離膜：Separator電解液：Electrolyte包裝：Packing foilSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialCathode陰極陰極鈷酸鋰

4、、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰陰極活性物質(zhì)導(dǎo)電碳黑電子導(dǎo)電粘結(jié)劑粘結(jié)塑化劑（迭片特有）塑化劑，經(jīng)萃取可造孔丙酮溶劑正極集流體正極集流體Al 箔（Al 網(wǎng)）集流體導(dǎo)電碳黑（迭片特有）電子導(dǎo)電粘結(jié)劑（迭片特有）粘結(jié)膜片和集流體溶劑Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialAnode陽極陽極MCMB或石墨陰極活性物質(zhì)導(dǎo)電碳黑電子導(dǎo)電粘結(jié)劑粘結(jié)塑化劑（迭片特有）塑化劑，經(jīng)萃取可造孔丙酮溶劑負極集流體負極集流體Cu 箔（Cu 網(wǎng)）集流體導(dǎo)電碳黑（迭片特有）電子導(dǎo)電粘結(jié)劑（迭片特有）粘結(jié)膜

5、片和集流體溶劑 Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSeparator隔離膜隔離膜PE、PP、PET 骨架，使隔離膜具有一定的強度粘結(jié)劑（迭片特有）粘結(jié)塑化劑（迭片特有）塑化丙酮溶劑Electrolyte電解液電解液六氟磷酸鋰電解質(zhì)鹽，離子導(dǎo)電PC、EC、DEC 溶劑，溶解電解質(zhì)鹽Packing foil包裝鋁箔包裝鋁箔PP熱封層，熱熔粘結(jié)達到密封作用鋁防水，主要保護層，防水、隔絕空氣尼龍鋁保護層Surpassing customers expectationAmpe

6、rex Technology Limited3/9/2022ATL Confidential膜片：膜片：迭片工藝特有， Coating生產(chǎn)出來得半成品，組分是陰陽極粉料和輔料極片極片：陰極/陽極活性材料與集流體組合成的半成品Bi-Cell：迭片工藝在平壓后由陰極、陽極、隔離膜組成的單體電芯裸電芯：裸電芯：焊接工序成品稱謂，電芯除包裝鋁箔和電解液部分總稱。卷繞工藝中卷繞后的半成品也稱裸電芯Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialCC: 恒流充電 （Constant Curr

7、ent: 恒定電流的充電過程）CV: 恒壓充電 (Constant Voltage: 恒定電壓的充電過程）Capacity：容量(電流與時間的積分)Rate：放電“倍率”習慣用C表示?！氨堵省狈烹娛俏覀兊牧晳T說法，如：0.2C放電 - 放電時間t=1/0.2=5小時，放電電流I=電池容量*0.2A0.5C放電 - 放電時間t=1/0.5=2小時，放電電流I=電池容量*0.5A1C放電 - 放電時間t=1/1=1小時，放電電流I=電池容量*1A2C放電 - 放電時間t=1/2=0.5小時，放電電流I=電池容量*2A0.2C、0.5C、1C、2C充電也是類似的意思。Surpassing custo

8、mers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL Confidential圖片僅為模型，不代表具體商品圖片僅為模型，不代表具體商品Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL Confidential圖片僅為模型，不代表具體商品圖片僅為模型，不代表具體商品Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL Confidential圖片僅為模型，不代表具體產(chǎn)品

9、圖片僅為模型，不代表具體產(chǎn)品Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL Confidential圖片僅為模型，不代表具體商品圖片僅為模型，不代表具體商品Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL Confidential圖片僅為模型，不代表具體商品圖片僅為模型，不代表具體商品Surpassing customers expectationAmperex Technology LimitedSurpassi

10、ng customers expectationAmperex Technology LimitedSurpassing customers expectationAmperex Technology LimitedSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialLi離子電芯核心制造工藝分為：離子電芯核心制造工藝分為：

11、迭片工藝和卷繞工藝迭片工藝和卷繞工藝兩種工藝的主要區(qū)別和工藝名稱來源：兩種工藝的主要區(qū)別和工藝名稱來源：極片裝配方式的區(qū)別極片裝配方式的區(qū)別由此兩種基礎(chǔ)工藝衍生出許多分支工藝（ATL 內(nèi)部工藝）P1、P2、P1B、P2C-迭片工藝M6S、M6P、M6C-卷繞工藝Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL Confidential迭片工藝（Stacking）ATL內(nèi)部稱為P1工藝。迭片工藝是將陰極、陽極、隔離膜切成小片疊片壓合成小電芯單體（內(nèi)部稱為Bi-cell），然后將Bi-cell疊放并聯(lián)并聯(lián)起來

12、組成一個大電芯的一種Li離子電芯制造工藝。單層Bi-cell 疊片過程演示單面陽極隔離膜單面陰極Bi-CellSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL Confidential雙層Bi-cell 疊片過程演示雙面陽極Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialBi-cellInsert battery cellFormed pocketPacking foilStackingW

13、eldingSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialP1 工序流程圖（工序流程圖（Main process）攪拌（Mixing）涂布（Coating）分切（Slitting）連續(xù)輥壓（Lam I）模切（Module Cutting）疊片（Stacking）平壓（ Lam II）萃取（ Extraction）焊接（ Welding）頂封（ Top Sealing）注液（ Inject）化成（ Formation）成型（ Forming）測試Surpassing custom

14、ers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialMixing示意圖Mixing （攪拌）（攪拌）n工序功能：將陰極或者陽極粉料以及其他配料混合均勻，并調(diào)制成漿工序功能：將陰極或者陽極粉料以及其他配料混合均勻，并調(diào)制成漿?；旌项^高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生吸力，液體和固體被吸入離心力使材料在混合頭中進行圓周運動材料從混合頭甩出材料在攪拌罐繼續(xù)運動，進入下一個攪拌循環(huán) S

15、urpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialCoating （涂布）工序功能工序功能：將漿料將漿料連續(xù)連續(xù)、均勻地涂覆在傳送、均勻地涂覆在傳送Mylar的表面，烘干，分別的表面，烘干，分別制成陰陽極的制成陰陽極的膜片膜片。原理原理：涂輥轉(zhuǎn)動帶動漿料，通過調(diào)整刮刀間隙來調(diào)節(jié)漿料轉(zhuǎn)移量，并利用背輥或涂輥的轉(zhuǎn)動將漿料轉(zhuǎn)移到

16、基材上，按工藝要求，控制涂布層的厚度以達到重量要求，同時，通過干燥加熱除去平鋪于基材上的漿料中的溶劑，使固體物質(zhì)很好地粘結(jié)于基材上。Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialCoating示意圖Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/

17、9/2022ATL ConfidentialLam （連續(xù)輥壓）（連續(xù)輥壓）工序功能：將膜片與集流體通過高溫、壓力，勻速的壓制工序功能：將膜片與集流體通過高溫、壓力，勻速的壓制成成極片卷，極片卷，同時將之壓實，達到合適的密度和厚度。同時將之壓實，達到合適的密度和厚度。原理原理：在膜片與極流體漿料中含有一定量的PVDF粘結(jié)劑，在加熱和加壓的條件下膜片和極片粘合在一起Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmp

18、erex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialStacking（疊片）（疊片）工序功能：工序功能：通過手工或夾具將陰極極片、隔離膜片、陽極極片規(guī)則地重疊在一起。雙層Bi-cell 疊片過程演示Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing custo

19、mers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialLam （平壓）（平壓）工序功能：工序功能：將陰極極片、陽極極片、隔離膜通過加溫壓制成Bi-cell。 原理原理：與Lam 類似，通過極片（主要是膜片）、隔離膜上含有的一定量的PVDF粘結(jié)劑，在加熱和加壓的條件下陰極極片、隔離膜、陽極極片粘結(jié)在一起Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expecta

20、tionAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialExtraction（萃取）（萃?。┕ば蚬δ埽汗ば蚬δ埽狠腿【褪峭ㄟ^萃?。ㄒ话銥榧状迹┤芤簩i-Cell里面的塑化劑（DBP：鄰苯二鉀酸二丁脂，又稱造孔劑）萃取出來，原來塑化劑所在的地方就形成小孔，有利于Li+順暢通過，以及電解液駐扎在里面。原理原理：與化學萃取的原理相同，利用塑化劑在萃取液（甲醇）中良好的溶解性，以及其他材料不溶于萃取劑的特性，萃取劑浸泡Bi-cell，同時加熱，使塑化劑溶解在萃取液中，達到造孔的目的Surpassing customers expectationAm

21、perex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialNo extraction（treated）Extracted（treated）SEM images of Separator （ No extraction VS Extraction）Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL Confid

22、entialWelding（焊接）（焊接）工序功能：工序功能：將多個Bi-cell和Al、Ni Tab一起焊接成為裸電芯原理原理：超聲波焊接利用超聲頻率（超過 16KH Z）的機械振動能量在靜壓力的共同作用下，將彈性振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぜg的摩擦功、形變能及隨后有限的溫升，從而達到連接異種金屬的目的。Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL Confidential切去多余的極耳焊接焊接后的裸電芯Surpassing customers expectationAmperex Technology Li

23、mited3/9/2022ATL ConfidentialTop sealing（頂封）（頂封）工序功能：工序功能：將裸電芯包上包裝鋁箔，對頂部和側(cè)邊進行熱封裝原理原理：包裝鋁箔分3層（尼龍層、鋁層、PP層），封裝時通過加熱使PP溶化，同時加壓（封頭壓合）使兩層包裝鋁箔粘合在一起，達到封裝的目的Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL

24、ConfidentialInject（注液）工序功能：將電解液加入到電芯中，并將電芯完全封住工序功能：將電解液加入到電芯中，并將電芯完全封住環(huán)境要求：環(huán)境要求：電芯注液前要進行除水，關(guān)注過程要求低濕度原理：原理：水作為電解液中一種痕量組分，對鋰離子電池SEI膜的形成和電池性能有非常大的影響，滿充狀態(tài)的陽極與鋰金屬性質(zhì)相近，可以直接與水發(fā)生反應(yīng)。因此，在鋰離子電池的制作過程中必須嚴格控制環(huán)境的濕度和正負極材料、電解液的含水量。 Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSur

25、passing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL Confidential化成工序功能：工序功能：通過充放電方式充放電方式將其內(nèi)部正負極物質(zhì)激活，同時在陽極表面形成良好的SEI膜。原理：原理：鋰電芯的化成是電池的初使化,使電芯的活性物質(zhì)激活，即是一個能量轉(zhuǎn)換的過程。鋰電芯的化成是一個非常復(fù)雜的過程，同時也是影響電池性能很重要的一道工序，因為在Li+第一次充電時，Li+第一次插入到石墨中，會在電池內(nèi)發(fā)生電化學反應(yīng), 在電池首次充電過程中不可避免地要在碳負極與電解液的相界面上、形成覆蓋在碳電極表面的鈍化薄層，人們稱

26、之為固體電解質(zhì)相界面或稱SEI膜(SOLID ELECTROLYTE INTERFACE）Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialForming（成型）工序功能：將電芯外型作最后加工工序功能：將電芯外型作最后加工DegassingBaking切邊折邊釋放化成產(chǎn)生的氣體高溫老化切去氣袋和多余的側(cè)邊將側(cè)邊折起，完成

27、電芯最終外形Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology LimitedSurpassing customers expectationAmperex Technology LimitedSurpassing customers expectationAmperex Technology LimitedSurpassing customers expectationAmpere

28、x Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL Confidential卷繞工藝工序流程圖卷繞工藝工序流程圖（Main process）攪拌（Mixing）涂布（Coating）冷壓（Cold Lam）裁片分條（ Slitting ）焊接（ Welding）卷繞（Winding）頂封（ Top sealing）注液（ Inject）化成（ Formation）成型（ Forming）測試Surpassing cust

29、omers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialMixing示意圖Mixing （攪拌）（攪拌）-與迭片工藝基本相同與迭片工藝基本相同n工序功能：將陰極或者陽極粉料以及其他配料混合均勻，并調(diào)制成漿工序功能：將陰極或者陽極粉料以及其他配料混合均勻，并調(diào)制成漿。混合頭高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生吸力，液體和固體被吸入。 離心力使材料在混合頭中進行圓周運動材料從混合頭甩

30、出材料在攪拌罐繼續(xù)運動，進入下一個攪拌循環(huán) Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialCoating （涂布）（涂布）-與迭片原理相同，方法不同工序功能工序功能：將漿料將漿料間歇間歇、均勻地涂覆在傳送、均勻地涂覆在傳送集流體集流體的表面，的表面，烘干，分別制成陰陽極的烘干，分別制成陰陽極的極片卷極片卷。原理原理：涂輥轉(zhuǎn)動帶動漿料，通過調(diào)整刮刀間隙來調(diào)節(jié)漿料轉(zhuǎn)移量，并利用背輥或涂輥的轉(zhuǎn)動將漿料轉(zhuǎn)移到基材上，按工藝要求，控制涂布層的厚度以達到重量要求，同時，通過干燥加熱除去平鋪

31、于基材上的漿料中的溶劑，使固體物質(zhì)很好地粘結(jié)于基材上。Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialCold Lam （冷壓）（冷壓）工序功能工序功能：將將Coating后的極片壓實，達到合適的密度和厚度后的極片壓實，達到合適的密度和厚度原理原理：通過調(diào)節(jié)壓輥的間隙以調(diào)節(jié)壓力，從而調(diào)節(jié)極片被壓實的厚度和密度Surpa

32、ssing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialCutting（裁片、分條）（裁片、分條）工序功能工序功能：將冷壓后的極片卷，先裁成大片，然后分成所需將冷壓后的極片卷，先裁成大片，然后分成所需要的小條陰陽極極片要的小條陰陽極極片Surpassing customers expectationAmperex Technology

33、Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialWinding（卷繞）（卷繞）工序功能工序功能：小條陰陽極極片、隔離膜卷繞組合成裸電芯小條陰陽極極片、隔離膜卷繞組合成裸電芯Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Tec

34、hnology Limited3/9/2022ATL ConfidentialTop sealing（頂封）（頂封）-與迭片工藝相同與迭片工藝相同工序功能：工序功能：將裸電芯包上包裝鋁箔，對頂部和側(cè)邊進行熱封裝原理原理：包裝鋁箔分3層（尼龍層、鋁層、PP層），封裝時通過加熱使PP溶化，同時加壓（封頭壓合）使兩層包裝鋁箔粘合在一起，達到封裝的目的Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3/9/2022ATL ConfidentialInject（注液）-與迭片工藝基本相同工序功能：將電解液加入到電芯中，并將電芯完全封住工序功能：將電解液加入到電芯中，并將電芯完全封住環(huán)境要求：環(huán)境要求：電芯注液前要進行除