中國粉體網(wǎng)訊  鋰離子電池生產(chǎn)工藝一般分為前段極片制作、中段電芯組裝及后段電池檢測封裝三個(gè)工段。其中，極片制作主要工序包括供料攪拌、涂布、輥壓、分切、極片烘烤等，電芯組裝主要工序包括電芯卷繞或疊片、裝配、烘烤、注液等，電池檢測封裝主要工序包括電池化成分容、高溫老化、分選、包裝等。各工序相關(guān)設(shè)備的技術(shù)提升和質(zhì)量控制是鋰離子電池工藝改進(jìn)和性能提升的重要基礎(chǔ)。

鋰離子電池生產(chǎn)過程

鋰電輥壓工藝

輥壓是將涂布并烘干到一定程度的鋰電池極片進(jìn)行壓實(shí)的工藝過程。

極片輥壓原理

輥壓的目的主要是：

①使極片的表面保持光滑和平整，從而可以防止因極片表面的毛刺刺穿隔膜而引起的電池短路隱患；

②對涂覆在極片集流體的電極材料進(jìn)行壓實(shí)，從而使極片的體積減小，提高電池的能量密度；

③使活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑顆粒接觸更加緊密，提高電子導(dǎo)電率；

④使涂層材料與集流體的結(jié)合強(qiáng)度增強(qiáng)，減少電池極片在循環(huán)過程中掉粉情況的發(fā)生，提高鋰電池的循環(huán)壽命和安全性能。

輥壓工藝影響著鋰離子電池的容量、循環(huán)性、內(nèi)阻、安全性、一致性等性能，也對后續(xù)工藝生產(chǎn)流程（分模切、卷繞、封裝和注液化成等）有一定影響，因此工藝重點(diǎn)在于控制好壓實(shí)密度和極片的反彈比例，增強(qiáng)極片的柔韌性等。

極片軋制分為冷軋和熱軋兩種方式，且輥壓工段基本上都用輥壓分切一體機(jī)代替原來單機(jī)的生產(chǎn)方式。

鋰電輥壓設(shè)備

鋰電輥壓設(shè)備按施壓方式劃分為機(jī)械螺桿壓緊結(jié)構(gòu)和液壓油缸壓緊結(jié)構(gòu)。手動(dòng)螺旋加壓式主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，目前產(chǎn)線上主要用氣液增壓泵加壓式輥壓機(jī)和液壓伺服加壓式輥壓機(jī)，通過頂緊液壓缸施壓可以施加較大的壓力且壓力穩(wěn)定，目前量產(chǎn)線上液壓伺服加壓式應(yīng)用更多。

來源：納科諾爾

目前國內(nèi)外鋰電池廠家均使用二輥輥壓機(jī)輥壓極片，當(dāng)前市場主流機(jī)型輥寬為1,300mm或1,500mm，厚度精度可達(dá)±1.5μm，輥壓機(jī)械速度最快可達(dá)140-160m/min，但考慮到實(shí)際生產(chǎn)中輥跳、收放卷穩(wěn)定性、極片跳動(dòng)、一致性等因素，穩(wěn)定生產(chǎn)速度可達(dá)100-120m/min。同時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，輥壓機(jī)向大型化、集成化方向發(fā)展，目前輥身長度最長已達(dá)到1,600mm。

由于鋰電池正極的鋁箔集流體在輥壓時(shí)候易出現(xiàn)斷帶情況，為了提高產(chǎn)線的持續(xù)性、減少斷帶，目前頭部鋰電池廠商傾向于采用熱輥工藝，以降低極片內(nèi)應(yīng)力、反彈幾率及變形抗力。使用熱輥工藝的輥壓機(jī)的工藝復(fù)雜程度較冷輥工藝大幅上升，不僅需將熱輥制作成蜂窩狀，并且需在主輥機(jī)構(gòu)前后端分別添加預(yù)熱機(jī)構(gòu)與冷卻機(jī)構(gòu)，設(shè)備價(jià)格也隨之有所增長。因此，具備熱輥工藝且可保持較高的輥面溫度均勻性已成為輥壓設(shè)備企業(yè)的核心競爭力之一。目前，行業(yè)內(nèi)熱輥加熱溫度通常不超過130℃（導(dǎo)熱油），溫度均勻性在±3℃以內(nèi)。

加熱輥壓機(jī)技術(shù)原理

鋰電輥壓設(shè)備將迎來新的大規(guī)模應(yīng)用市場

據(jù)悉，目前鋰電池生產(chǎn)1GWh產(chǎn)能需配置1臺正極輥壓機(jī)和1臺負(fù)極輥壓機(jī)（雙機(jī)臺）。2022年中國鋰電輥壓設(shè)備市場達(dá)32億元，同比增長77.8%。

近年來，國內(nèi)鋰電池需求上升，電池企業(yè)加速擴(kuò)產(chǎn)，帶動(dòng)國內(nèi)鋰電輥壓設(shè)備市場規(guī)模快速增長。而除傳統(tǒng)鋰電池外，其他新能源電池的需求量提升也將同步擴(kuò)大輥壓設(shè)備市場。

在其他新能源電池領(lǐng)域，由于與鋰電池生產(chǎn)工藝有相似之處，目前已有的鈉離子電池、半固態(tài)電池項(xiàng)目均有使用類似傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池生產(chǎn)所用的極片輥壓機(jī)設(shè)備。鈉離子電池預(yù)計(jì)將于未來幾年逐步成熟并進(jìn)入規(guī)�；瘧�(yīng)用階段，至2025年預(yù)計(jì)產(chǎn)能將達(dá)60GWh，參考鋰電市場所匹配的設(shè)備價(jià)值以及綜合成本的下降，其對應(yīng)輥壓設(shè)備市場規(guī)模約為4.5億元；固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展速度相對較慢，至2025年出貨量規(guī)模預(yù)計(jì)僅能達(dá)13GWh，但至2030年預(yù)計(jì)出貨量將超300GWh，從而帶動(dòng)輥壓設(shè)備市場持續(xù)快速增長。

可以說，隨著鈉離子電池、固態(tài)電池的逐步成熟及投入量產(chǎn)，鋰電輥壓設(shè)備企業(yè)預(yù)計(jì)將迎來新的大規(guī)模應(yīng)用市場。

鋰電輥壓設(shè)備加速國產(chǎn)替代

輥壓設(shè)備的生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，涉及機(jī)械工程、電氣控制、材料研究、軟件算法等技術(shù)及工藝，有較高的技術(shù)壁壘。并且輥壓設(shè)備需根據(jù)下游客戶領(lǐng)域和產(chǎn)品確定不同的工藝路徑及結(jié)構(gòu)參數(shù)，比如熱輥工藝、多次輥壓工藝、弧形輥工藝以及不同尺寸的配套設(shè)備等，定制化屬性較強(qiáng)。

目前，國內(nèi)鋰電輥壓設(shè)備的代表性企業(yè)納科諾爾、贏合科技、先導(dǎo)智能、海裕鋰能、海裕百特等不斷提升自身產(chǎn)品性能、工藝水平以及自動(dòng)化程度。并且積極配合下游頭部鋰電池客戶進(jìn)行干電極制造相關(guān)的技術(shù)開發(fā)。其中，納科諾爾等輥壓設(shè)備企業(yè)正在研究通過輥壓技術(shù)將粉料輥壓成厚膜后，經(jīng)多次熱壓減薄后收卷或與集流體進(jìn)行復(fù)合，保證膜片不斷帶的情況下減薄至指定厚度并提高壓實(shí)密度。

鑒于國產(chǎn)鋰電輥壓設(shè)備的不斷提升、更高的性價(jià)比以及更優(yōu)質(zhì)交付、調(diào)試及售后服務(wù)，寧德時(shí)代、比亞迪、中創(chuàng)新航等國內(nèi)鋰電池企業(yè)采用的輥壓設(shè)備已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。而且，中國鋰電輥壓設(shè)備企業(yè)逐步受到海外鋰電池企業(yè)認(rèn)可，中國鋰電輥壓設(shè)備企業(yè)海外滲透率逐步提升。目前，中國鋰電輥壓設(shè)備企業(yè)已逐步進(jìn)入日本、韓國以及歐美等海外電池企業(yè)供應(yīng)鏈體系。

參考資料：

邢臺納科諾爾精軋科技股份有限公司招股說明書

邢臺納科諾爾精軋科技股份有限公司公開轉(zhuǎn)讓說明書

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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