圓柱電芯18650制造過程及流程培訓課件作者:一諾

文檔編碼:DWDteDCF-Chinabf4YgPDJ-ChinakoqyOZD6-China原材料準備與檢驗正極材料的特性與規格要求正極材料特性與規格要求需重點關注其化學組成及晶體結構穩定性。例如鈷酸鋰具有高比容量但熱穩定性較差，需嚴格控制鈷源純度和晶胞參數偏差，確保在高溫循環中保持層狀結構穩定。鎳含量超%的NCM材料需通過XRD檢測其R-m空間群特征峰強度，同時要求振實密度≥g/cm3以提升電芯體積能量密度。物理規格方面需明確粒度分布與表面修飾要求。正極材料D粒徑通常控制在-μm范圍內，且粒度標準差＜μm以保證漿料涂布均勻性。表面包覆Al?O?或ZrO?層厚度應精確至-nm，通過BET測試確保比表面積維持在-m2/g區間，既增強電解液潤濕性又抑制副反應產氣。水分含量需＜ppm以防止首次充放電時形成SEI膜消耗過多活性鋰。安全性能指標要求材料通過嚴格的熱濫用測試。正極需在Ar氣氛中℃灼燒后保持結構完整性，差示掃描量熱儀測得的放熱峰溫度＞℃且峰值功率＜W/g。循環伏安法驗證其可逆氧化還原電位波動范圍應控制在±mV以內，同時要求壓實密度≥g/cm3以優化極片設計。生產過程中需實時監控材料批次間的克容量偏差和首次庫倫效率，確保電池組一致性達標。負極材料選擇標準需綜合考量比容量和循環性能及首次庫倫效率。石墨類材料因高理論比容和穩定循環特性被廣泛應用，需確保顆粒均勻性以提升界面穩定性；硅碳復合材料雖可突破石墨上限，但需控制膨脹率＜%避免結構失效。同時要求與電解液兼容，在首次充放電時形成穩定SEI膜，且成本需符合量產需求。隔膜選型核心指標包括孔隙率和厚度及熱關閉溫度。聚烯烴基材需保證離子電導率＞×?3S/cm，機械強度方面穿刺強度應≥N/μm，拉伸模量＞MPa以防止短路。濕法隔膜因孔徑分布均勻更受青睞，但需通過灼燒殘留測試確保安全性，同時考量透氣率與電解液浸潤速度的匹配性。電解液配方需平衡電化學窗口和離子電導率及成膜特性。溶劑體系多采用EC/DEC復配以兼顧高低溫性能，鋰鹽濃度控制在-mol/L確保解離充分。添加劑方面，碳酸亞乙烯酯可優化SEI膜厚度至-nm，氟代碳酸乙烯酯能提升高溫循環性能。需通過加速老化測試驗證與正負極的兼容性，并滿足UL阻燃標準以保障電池安全邊界。負極材料和隔膜及電解液的選擇標準0504030201建立來料IQC和制程IPQA雙層檢測機制，利用X射線測厚儀監控外殼鍍鎳層均勻性，并通過氦質譜檢漏驗證密封性能。對尺寸超差或材質不符的批次啟動D報告流程，分析是否因模具磨損和環境溫濕度波動或測量設備校準偏差導致，并通過PFMEA制定預防措施。外殼與密封部件的材質需通過化學成分分析和機械性能測試，確保符合電池安全及電化學穩定性要求。例如不銹鋼外殼需滿足SUS/標準，檢測鎳含量和碳雜質等參數；密封圈材料則需驗證耐電解液腐蝕性及高低溫下的彈性模量。數據需與供應商提供的MSDS對比，并記錄偏差分析報告。外殼與密封部件的材質需通過化學成分分析和機械性能測試，確保符合電池安全及電化學穩定性要求。例如不銹鋼外殼需滿足SUS/標準，檢測鎳含量和碳雜質等參數；密封圈材料則需驗證耐電解液腐蝕性及高低溫下的彈性模量。數據需與供應商提供的MSDS對比，并記錄偏差分析報告。外殼與密封部件的材質檢測與尺寸公差控制原料到廠后需進行唯一性編碼標識，記錄供應商名稱和生產日期及批次號等信息。入庫時通過MES系統錄入數據并與生產計劃關聯，確保每批材料可追蹤至具體電芯產品。生產過程中，通過掃碼設備實時綁定原料批次與產線工單，異常情況可通過追溯系統快速定位問題環節并隔離風險物料。從原料到成品的每個環節均建立數字化追蹤鏈：原料批次信息通過ERP系統同步至生產執行端，關鍵工序實時采集設備參數與檢測數據。成品下線后，電芯條碼需關聯所有上游物料批次及過程檢驗報告。質量部門定期分析追溯數據，識別潛在風險點，并推動工藝優化或供應商管理改進，形成閉環管控體系。原材料需經過IQC三重驗證：首檢核對規格書參數，過程巡檢按AQL等級抽樣檢測關鍵指標，最終全檢記錄數據并生成SPC控制圖。不合格品需隔離并啟動D報告流程，同時通知供應商改進。檢驗結果與批次號綁定存檔，支持后續質量分析及客戶追溯需求。原料批次追溯與質量檢驗流程極片制作工藝流程圓柱電芯的正負極漿料需精確控制活性物質和導電劑與粘結劑的比例。例如，正極常用鎳鈷錳酸鋰與石墨負極材料，其質量比通常為::。溶劑配比也直接影響漿料流變性，NMP占比需根據涂布均勻性調整。配方需平衡能量密度和循環壽命與安全性，過量粘結劑可能降低容量，而導電劑不足則增加內阻。漿料混合后殘留的氣泡會導致極片涂層不均或短路風險。真空脫泡工藝通過負壓抽離氣泡，需控制時間與溫度。脫泡不足易形成微孔，影響電極壓實密度；過度脫泡可能破壞漿料穩定性。設備需配備高真空泵與溫控系統，確保脫泡后漿料黏度達標，為后續涂布奠定基礎。制造全流程依賴精準溫控：混合階段需將漿料溫度維持在±℃以保證均勻分散；涂布干燥區采用熱風循環，升溫至-℃去除溶劑，過快升溫易導致裂紋；輥壓環節需恒溫避免材料軟化變形。注液時電池腔體溫度應低于℃以防止電解液揮發，化成階段則通過階梯式升溫激活電極。溫控偏差可能導致容量衰減或安全隱患，需配備PID控制器與實時監測系統。配方配比和真空脫泡及溫度控制涂布過程需嚴格監控漿料粘度和刮刀壓力及涂布速度以確保極片厚度一致性。過厚區域可能導致干燥不充分或容量浪費，過薄則影響結構強度與電化學性能。通過在線測厚儀實時反饋數據，并結合PID調節系統動態調整工藝參數，可將厚度偏差控制在±μm以內，避免后續卷繞時出現短路或極片褶皺問題。干燥階段的溫度和風速及時間需與涂布厚度精準匹配。高溫雖能加速溶劑揮發，但可能引發漿料局部開裂或收縮不均；低溫則易殘留溶劑導致界面阻抗升高。建議采用分段控溫結合循環熱風系統，并控制露點≤-℃以抑制水分吸附，最終使涂層含水率＜%，保障電極結構穩定性和批次一致性。涂布厚度均勻性直接影響干燥效率：較厚區域需延長干燥時間或增加風速避免鼓包，而薄區則需降低溫度防止過度收縮。通過正交實驗設計可確定最優工藝窗口，同時利用紅外成像技術實時監測涂層溶劑分布，實現參數動態補償。此協同策略能將產品合格率提升至%以上，并降低能耗約%。涂布厚度均勻性與干燥工藝參數電極密度均勻性受壓力分布穩定性制約。若滾壓設備的壓力傳感器精度不足或輥筒平行度偏差超過±μm，會導致局部區域密度波動＞%，引發電池一致性問題。需通過在線紅外測厚儀實時監測電極厚度，并結合PID控制算法動態調整壓力補償值，確保整卷電極面密度標準差＜mg/cm2，從而保障成品電池的容量和安全性指標達標率。壓力設定直接影響電極漿料在涂布后的壓實程度，過高的壓力會導致活性物質顆粒過度擠壓，降低孔隙率并增加內阻，可能引發電池循環壽命下降；而壓力不足則會使電極層結構疏松，密度不均，影響容量發揮。需通過實驗確定最佳壓力區間，確保電極在保證導電性的同時維持較高密度，同時避免機械損傷。在卷繞或冷壓工序中，壓力參數與電極密度呈非線性關系。當壓力低于臨界值時，密度隨壓力增加顯著提升；超過閾值后繼續加壓對密度改善有限，卻可能加劇隔膜變形或極片斷裂風險。建議采用正交實驗法分析不同壓力梯度與輥速的交互作用，結合SEM微觀結構觀測和密度測試數據，建立工藝窗口模型指導生產。壓力設定對電極密度的影響分析0504030201鋼殼拉伸成型后，外徑公差控制在±mm，高度偏差≤mm，需通過三坐標測量儀全檢。封口焊接時，頂蓋與殼體間隙須＜mm，焊縫毛刺要求＜μm，使用氬氣保護減少氧化物殘留。成品電芯需進行氣密性測試，并采用視覺系統檢測外殼表面劃痕及凸起缺陷。在電芯裝配環節，極耳焊接需嚴格控制焊縫寬度和高度及對齊精度。焊接后需使用顯微鏡檢測毛刺，確保≤μm，避免短路風險。工藝參數如電流和時間需動態優化，并通過X-RAY抽檢內部結構，防止虛焊或過焊導致的尺寸偏差。在電芯裝配環節，極耳焊接需嚴格控制焊縫寬度和高度及對齊精度。焊接后需使用顯微鏡檢測毛刺，確保≤μm，避免短路風險。工藝參數如電流和時間需動態優化，并通過X-RAY抽檢內部結構，防止虛焊或過焊導致的尺寸偏差。尺寸精度與毛刺控制要求電芯組裝關鍵技術卷針定位技術是電芯卷繞工藝的核心環節，通過高精度傳感器與伺服電機聯動實現極片對齊。定位偏差需控制在±mm以內，否則會導致短路或容量衰減。采用視覺識別系統實時監測卷針位置，并結合機械自校準功能動態修正偏移量，確保電芯卷繞密度均勻，提升能量存儲穩定性。A張力控制系統通過磁粉制動器與張力傳感器構成閉環反饋回路，將極片卷繞時的張力波動控制在%以內。正負極材料因厚度差異需設置不同PID參數，過大會引發極片斷裂，過小則導致層疊松動影響內阻。采用分段式張力調節策略，在卷繞起始和中間和收尾階段自動切換預設值，保障電芯結構一致性。B極耳焊接工藝采用激光焊或電阻焊技術，需精確控制峰值功率與焊接時間。焊接區域溫度場分布通過熱成像儀實時監測，確保焊點剪切強度≥N/mm2且無虛焊。焊接前需對齊極耳與殼體的偏差≤mm，并在氬氣保護環境下作業防止氧化，最終通過X射線檢測焊縫完整性以保證電池循環壽命達標。C卷針定位和張力控制與極耳焊接工藝外殼清潔度控制是電芯密封的關鍵環節，需通過多級清洗設備去除金屬碎屑和油污及顆粒污染物。采用超聲波清洗配合溶劑噴淋工藝，確保內外表面潔凈度達到Class以上標準。檢測環節利用白光干涉儀和離子污染測試儀進行全檢，避免雜質導致的焊接虛焊或電解液泄漏風險，為后續激光/電阻焊提供合格基面。激光密封焊接技術通過高能量密度光束實現無接觸熔接，采用連續波光纖激光器配合振鏡掃描系統。焊接路徑分預熱和熔融和保壓三階段控制，焦點偏移量需精確至±μm以內。保護氣體流量與焊接速度聯動調節，確保焊縫形成致密晶界結構，抗拉強度≥MPa且無飛濺殘留。電阻密封焊接依賴電流通過電極接觸面產生焦耳熱實現熔接，需精確控制壓力和電流和通電時間。采用水冷銅電極配合四爪夾具定位，焊后進行X射線測厚分析焊縫截面積。相比激光焊成本更低且效率更高，但對材料厚度公差要求嚴格，需定期檢測電極磨損狀態以維持密封可靠性。外殼清潔度與激光/電阻焊密封技術電解液注入量需嚴格遵循工藝標準，過量會導致脹氣風險，不足則影響離子導電性能。注液前需通過精密計量泵校準，并結合紅外傳感器實時監測流量。注液后需在真空度≤-MPa環境下靜置分鐘，確保電解液均勻浸潤隔膜且排除氣泡，此過程需監控壓力曲線變化以驗證密封性。真空環境是保證注液質量的核心條件，注液前腔體真空度須穩定在-MPa以下持續分鐘以上。通過分子泵與機械泵組合系統實現多級抽真空，可有效脫除電解液中的溶解氣體和水分。注液時維持動態負壓，既能降低電解液揮發損失，又能防止電極材料吸潮，需配置壓力傳感器實時反饋調節。注液量與真空度存在協同控制關系：當環境濕度＞%RH時，需提升真空度至-MPa并延長抽氣時間；注液速度超過ml/s易引發電解液飛濺，此時應降低真空梯度。工藝參數聯動系統會自動調整注液泵頻率與閥門開度，確保在秒內完成精準注入，同時通過殘余氣體分析儀檢測N?/O?比例驗證環境潔凈度達標。電解液注入量與真空環境要求真空封裝后的外觀檢查標準氣泡與表面損傷檢測：真空封裝后需重點檢查電芯表面是否存在殘留氣泡和劃痕或凹陷。允許直徑≤mm的單個氣泡且總數不超過處，連續性氣泡長度須＜mm；表面劃傷深度應＜mm，無貫穿性損傷。使用高倍放大鏡配合環形光源進行全周長掃描，確保極耳焊接區域無虛焊或電解液滲漏痕跡。密封性能與結構完整性：通過目視及氦質譜檢漏儀驗證封裝端蓋密封性，要求泄漏率≤×^-Pa·m3/s。檢查電芯整體圓柱度偏差需控制在±mm以內，頭部凸起高度不得超過mm，尾部縮進量＜mm。采用卡尺測量關鍵尺寸時，確保檢測面清潔無電解液殘留干擾數據準確性。化成測試與分選流程首次充放電的電壓窗口與電流密度設定首次充放電時，正負極材料需形成穩定的固態電解質界面膜。通常首次充電截止電壓設為V±V，避免超過鋰鈷氧化物的分解電壓，防止結構坍塌；放電至-V以激活負極碳材料，確保SEI膜均勻成核。過高的電壓可能導致副反應加劇，降低首次庫倫效率。首次充放電的電流密度建議控制在C-C。過高的電流會導致鋰離子嵌入/脫出速度超過材料擴散速率，引發鋰金屬沉積或SEI膜破裂。低電流可使活性物質充分活化，提升循環壽命和容量利用率。內阻檢測采用交流橋式法與直流脈沖法結合的方式，通過高頻信號注入電芯并采集電壓電流響應值，計算等效內阻。檢測前需確保電芯處于常溫且靜置≥分鐘消除極化效應。數據采集時要求三次連續測量值偏差≤mΩ，取平均值作為最終結果，異常判定標準為超出工藝上限或單次波動超過歷史均值±σ。異常值判定需結合統計學與工程經驗：首先剔除因接觸不良導致的離群點，再通過移動平均法過濾短期波動。長期趨勢分析采用EWMA控制圖，當連續個點超出σ或單點突破σ時觸發警報。工藝異常閾值設定需參考電芯設計目標，同時結合設備精度±mΩ的誤差范圍綜合判定。檢測流程包含三重驗證機制：首檢采用雙設備交叉比對，批量生產中每小時抽取%樣本復測，終檢對超規格品進行二次分選。異常值處理遵循'ME'原則：當批次不良率突增時需同步排查人員操作和物料批次差異和環境溫濕度波動及設備參數漂移等因素。判定規則中特別規定連續pcs阻值遞增且斜率＞mΩ/piece時必須停機校準檢測頭接觸系統。內阻檢測方法及異常值判定規則標稱容量分級是根據電芯的實際放電測試結果，將電芯按容量值劃分不同等級。通過統計學方法確定分界閾值，并結合內阻和自放電率等參數綜合評估。分級能精準匹配客戶需求，同時優化生產資源分配，提升高價值產品的市場競爭力。一致性分析需從原材料到成品全流程監控，重點關注同批次電芯的容量離散度和電壓平臺差異及循環壽命衰減趨勢。通過SPC統計過程控制和機器學習算法識別異常數據點，可追溯工藝缺陷環節。例如正極涂布厚度偏差mm可能導致容量差異%-%，需通過激光測厚儀實時校準。在分選環節采用三段式篩選策略：首檢剔除明顯不合格品，二檢按分級標準細分，終檢進行配組兼容性測試。通過大數據分析建立容量-內阻關聯模型，可將一致性合格率從%提升至%以上。最終通過二維碼追溯系統實現全生命周期質量追蹤，為售后質保提供數據支撐。標稱容量分級與一致性分析測試數據記錄與追溯系統通過實時采集電芯生產過程中的電壓和內阻和容量等關鍵參數，并自動關聯唯一序列號進行存儲，實現從原材料到成品的全生命周期數據追蹤。該系統支持多維度查詢功能，可快速定位異常批次或單體電芯的歷史測試記錄，為質量分析和故障追溯提供精準依據，同時通過標準化的數據格式確保信息傳遞的準確性和一致性。在電芯制造中，該系統與充放電機和X射線檢測儀等設備無縫對接，自動抓取測試數據并生成可視化報表。當出現性能偏差時，可通過追溯碼快速調取對應工序的原始數據，分析溫度和壓力等工藝參數是否符合標準。系統還具備權限分級管理功能，確保數據僅限授權人員訪問，同時滿足ISO質量管理體系對可追溯性的要求。系統應用實現了測試流程的數字化管控，例如在化成工序中自動記錄每階段電壓曲線，在分選環節根據容量和內阻等指標進行智能分級。通過建立數據預警機制，當檢測值超出設定閾值時立即觸發報警并鎖定問題電芯，避免流入下一環節。歷史數據還可用于長期性能分析和工藝優化，例如統計不同批次材料的循環壽命衰減規律，為研發改進提供可靠的數據支撐。測試數據記錄與追溯系統應用質量控制與持續改進A需重點檢查正極材料的粒度分布和純度及水分含量；負極石墨的壓實密度與顆粒形貌；隔膜的孔隙率和厚度均勻性和抗穿刺強度；電解液的電導率和水分和金屬雜質含量。采用X射線熒光分析儀檢測元素成分，激光粒度儀評估材料分散性，并通過離子色譜法檢測溶劑純度。不合格物料需隔離并啟動供應商質量預警機制，確保關鍵原材料符合CP標準。BC卷繞工序需實時監控極片對齊精度和隔膜張力及卷芯直徑波動，利用CCD相機檢測極耳偏移；注液環節通過紅外光譜儀分析電解液純度，壓力傳感器監測灌裝量偏差；化成過程需記錄電壓平臺穩定性和內阻值及氣體釋放量。異常數據觸發自動停機并生成SPC控制圖，班組長須在分鐘內響應并追溯至工位，確保工序能力指數CPK≥。每批次電芯需記錄供應商代碼和生產時間和設備編號及操作員ID，并通過MES系統關聯檢測數據。關鍵工序保存圖像/視頻資料，支持小時倒查。當出現容量衰減和內阻異常或密封性泄漏等問題時，啟動D分析法：利用SEM觀察極片界面結構，GC-MS解析漏氣成分，熱成像定位短路點。追溯結果需在小時內形成改進報告，并更新FMEA風險矩陣，強化預防措施如調整涂布干燥溫度或優化卷繞張力參數。來料檢驗與過程檢驗要點0504030201注液階段需嚴格監控真空度和注入量精度及焊接壓力。通過質量流量計和壓力變送器采集數據，當真空泄漏率＞%或封口拉力＜N時自動中斷流程并推送報警信息至MES系統。報警記錄需關聯設備ID與批次號，便于追溯質量問題根源。涂布過程中需實時監測漿料涂布溫度及極片厚度偏差。通過紅外傳感器采集數據并傳輸至PLC系統，當溫度偏離設定值±℃或厚度超出公差時觸發聲光報警，并自動降低涂布速度或啟動冷卻裝置。歷史數據需每日分析以優化工藝穩定性。涂布過程中需實時監測漿料涂布溫度及極片厚度偏差。通過紅外傳感器采集數據并傳輸至PLC系統，當溫度偏離設定值±℃或厚度超出公差時觸發聲光報警，并自動降低涂布速度或啟動冷卻裝置。歷史數據需每日分析以優化工藝穩定性。關鍵工藝參數監控及報警機制