锂离子电池极片的压延和分切技术解析

在锂离子电池的生产流程中，极片的制备是核心环节，而压延与分切作为极片成型的关键工序，直接决定了电池的性能、安全性和生产效率。下文美能锂电将结合行业技术积累与前沿研究，详细解析这两项技术的工艺要点、设备类型。

锂离子电池压延技术

Millennial Lithium

锂离子电池极片的压延示意图

1. 压延工艺原理

压延是通过一对相向旋转的辊筒对涂覆后的极片进行挤压，实现活性物质层的致密化，形成具有特定厚度、孔隙率和附着力的电极箔。其核心目标是：

提升离子传导效率：通过控制孔隙率优化电解液浸润性；

增强机械强度：确保极片在后续加工中不易破损；

均匀导电网络：使活性物质与导电剂、黏结剂紧密结合。

2. 压延工艺流程

预处理：涂覆后的极片（铜箔/ 铝箔基底）经静电消除和毛刷 / 气流清洁，去除表面杂质；

辊压致密化：上下辊筒以精确线压力（最高达2500 N/mm）挤压极片，通过辊筒转速差（可选）进一步调整涂层结构；

收卷与检测：辊压后的极片经清洁后收卷为母卷，同步检测厚度均匀性和表面质量。

3. 压延工艺参数

4. 压延设备类型

传统辊压机：采用固定间隙辊筒，适用于常规极片生产，投资成本约6-12 百万欧元（10 GWh 产能规模）；

伺服压延机：配备在线厚度检测和伺服控制系统，可实时调整辊距，精度达±1μm，适合高镍正极等精密需求。

锂离子电池分切技术

Millennial Lithium

锂离子电池极片的压延示意图

1. 分切工艺原理

分切是将宽幅极片母卷切割为若干窄幅子卷，其精度直接影响后续叠片/ 卷绕的对齐度和电池短路风险。其核心目标是：

尺寸精度控制：切割宽度公差±150-±250μm，满足不同电芯设计（如 pouch、圆柱、棱柱形）的极耳间距要求；

边缘质量优化：减少毛刺（<50μm）和粉尘，避免刺穿隔膜引发内短路；

高效分切路径规划：根据产能需求选择单刀或多刀分切，提升材料利用率。

2. 分切方案

机械分切

圆刀：适用于高速连续分切（切割速度80-150 m/min），磨损后可重磨，成本较低；

直刀：用于高精度定长切割，如极耳成型前的预分切；

工艺要点

刀具间隙需精确匹配极片厚度（通常为材料厚度的10%-15%），并配备吸尘系统收集碎屑。

激光分切

技术优势

无接触切割：避免机械应力导致的极片变形，适合超薄箔材（<10μm）和硅基负极等敏感材料；

边缘光滑：热影响区小（<100μm），减少毛刺和活性物质脱落；

局限性：设备投资高（较机械分切高30%-50%），且需处理激光汽化产生的烟雾（需配套废气处理系统）。

3. 分切工艺参数

压延与分切工艺的协同优化

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母卷张力控制：压延收卷时需保持恒定张力（50-100 N），避免分切时出现卷材褶皱；

清洁度管理：压延后的极片表面若残留碎屑，可能导致分切刀具异常磨损，需在分切前增加超声波清洁工序；

工艺参数联动：高压实密度的极片（如> 3.0 g/cm?）在分切时易产生应力开裂，需降低切割速度并增大刀具间隙。

压延与分切的技术工艺直接决定了电芯的能量密度、循环寿命和安全性。随着高镍化、硅基化、固态化等技术趋势的推进，行业对这两项工艺的要求将不断提升—— 从单纯的尺寸控制转向与材料特性、设备智能化的深度协同。未来，美能锂电将持续探索前沿领域的工艺创新，以技术突破驱动锂电产业向更高能量密度、更长循环寿命、更低碳排放的方向演进。