锂离子电池装配之卷绕和叠片工艺：影响因素及质量控制.docx

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1、锂离子电池装配之卷绕和叠片工艺:影响因素及质量控制目录BU 舌11 .卷绕和叠片工艺21. 1.卷绕工艺22. 2.叠片工艺32 .卷绕和叠片的优缺点比较43 .如何做好锂电池质量管控43. 1.质量管控7大步骤43. 1. 1.产品质量控制的几个阶段53. 1.2.质量体系的建立63. 1.3,供应商质量管理63. 1.4.过程质量控制73. 1. 5.成品的质量管理(C)QC)103. 1.6.产品的C)RT可靠性测试管理103.2.质量意识如何提高103.2. 1.质量分为产品质量、工作质量和服务质量103. 3.装配要求及质量控制123.4. 热压123.5. X射线检测133.5.

2、1.概述133.5.2. X射线无损检测系统结构与原理143 . 6.缺陷检测流程184 .总结18前言锂离子电池装配中的卷绕和叠片工艺作为锂离子电池制造工艺的重要环节 之一，了解装配工艺流程、影响因素及质量控制显得尤为重要。本文将重点介 绍锂离子电池装配中的卷绕和叠片工艺，并简要分析其制造流程和具体工艺要 求。1 .卷绕和叠片工艺1.1. 卷绕工艺卷绕是将正极极片、负极极片和隔膜按照一定的顺序绕制成芯卷的过程,主要用于生产方形和圆柱形的锂电池O（）极片和隔膜排放U序（b）方形（C）Iffl柱形卷绕式锂离子电芯通常由正负极片、隔膜、极耳、集流体等部件组成。在 卷绕工艺中，首先将两层金属极耳夹住

3、一层集流体的极耳部分进行焊接，再将 多层金属极耳分别与锂电池的正极极耳或负极极耳焊接在一起，并进一步按照 设计要求进行粘接。然后将正负极片和隔膜按照一定的序列进行层叠，再运用 特定的张力和压力使其形成螺旋状结构，最终完成电芯的卷绕制造。具体如下:1、焊接极耳卷绕式锂离子电芯的正极片采用铝极耳，而负极片则采用银极耳。首先需 要将两种极耳通过超声焊焊接到集流体上，并对负极片进行特殊处理。2、制备极片和隔膜制备好的正负极片和隔膜需按设计要求进行裁剪和粘合。3、排列和卷绕按照规定的顺序将正极片、隔膜、负极片和隔膜依次排列，并在压力和张力的作用下完成卷绕。卷绕完成后，在集流体的两端压装防爆片，使电芯能够

4、更加安全地运行。1.2. 叠片工艺极片和隔膜启放顺序叠片工艺是指通过逐层叠合正极片、隔膜和负极片等部件来构造锂离子电 芯的装配方式。叠片式锂离子电芯采用极耳向内的结构，使电芯内部空间得以 得到最大的利用。叠片工艺一般可以分为积层式和折叠式；相比圆柱卷绕，叠 片卷绕的工艺要求对张力控制更高，因此方形卷绕机的技术难度更大。在卷绕 工序中，需要监控极片或隔膜是否破损、物料表面是否有金属异物、极片双面 涂层的错位值、来料坏品、极耳的打折和翻折等。具体如下:1、制备极片和隔膜同卷绕式锂离子电芯一样，叠片式锂离子电芯中需要制备好各种部件，如 正负极片和隔膜等。2、排列和叠合按照规定的顺序将正极片、隔膜和负

5、极片依次叠合，并在极耳处进行分层 处理。然后对叠合好的部件进行压缩，最终完成电芯的制造。2 .卷绕和叠片的优缺点比较1、卷绕式锂离子电芯具有生产效率高、质量稳定等优点，但内阻较高、不 利于大电流充放电，且不易适用于大型方形电池和异形电池等。而叠片式锂离 子电芯则具有内阻小、适用于大电流充放电，空间利用率高等优点。但生产工 艺复杂，容易出现虚焊等问题。因此在具体生产需求和产品设计要求的影响下, 卷绕式和叠片式工艺各有其适用的场景。2、卷绕式锂离子电芯适用于小型方形电池和圆柱形电池的制造，具有自动 化程度高、生产效率高、质量稳定等优点。它适用于对产品尺寸要求不高、内 阻要求相对较低的应用场景。由于

6、卷绕式电芯存在转角，导致方形电池空间利 用率较低，因此在对空间利用率有严格要求的场景下可能不适用。3、叠片式锂离子电芯适用于大型方形电池、超薄电池和异形电池的制造。 由于每个极片都有极耳，并且内阻较小，因此适合大电流充放电的应用场景。 叠片工艺中的叠层式和折叠式可以根据产品设计和制造需要选择，但工艺相对 烦琐，容易出现虚焊等问题，需要更高的工艺水平和严格的质控措施。对于具体产品的制造，需综合考虑产品的尺寸、功率要求、成本限制等因 素，选择合适的卷绕式或叠片式工艺。另外，随着科技的发展和工艺的改进， 也有一些新型的装配工艺正在不断涌现，以满足不同领域和需求的锂离子电池 制造要求。3 .如何做好锂

7、电池质量管控3.1. 质量管控7大步骤3. 1. 1.产品质量控制的几个阶段品质是设计制造出来的，不是检验出来的，好的品质首先要有好的设计团 队,设计出来的产品要经过DFM（Design for Manufacturing,即面向制造的设计）。 在DFM这个阶段，产品设计要满足产品制造的要求，具有良好的可制造性，使 得产品以最低的成本、最短的时间、最高的质量制造出来。每一款电池，从客 户需求VOC出发，必须经过QFD质量功能展开，把顾客或市场的要求转化为设 计要求、零部件特性、工艺要求、生产要求。这样正负极材料体系、隔膜品种、 导电剂、电解液、极耳、外壳等材料及规格和制造工艺、参数的选择、工装

8、夹 具的设计必须在满足客户要求的情况下，选择更适合本公司制造的方法、材料、 工艺、工装夹具。而过程能力指数CPK能否达到设计团队的要求，这一点非常 重要。设计团队在设计的时候，要通过DFMEA（设计失效模式分析），设计团队要 同公司跨团队讨论产品有哪种失效模式，从电池的一致性、可靠性、工作性能 方面考虑来加强产品的设计。同时当设计团队在设计的时候，与供应商也要讨 论DFMEA,因为产品不是设计团队设计出来，供应商过程能力就能达到，设计 出来的公差或者余量要供应商过程能力能够达到，设计才能实现。当DFMEA确 定下来以后，我们公司的团队及供应商的能力都能达到设计要求，过程能力都 没有问题。接下来

9、我们用PFMEA（过程失效模式分析），当设计确定以后，公司的制造 过程有什么失效模式会影响产品，我们对制造过程能力做失效模式分析，对应 的我们有改善措施。比如说，软包装电池外观坏品经常有凸点，我们经过分析 了解这是粉尘导致的，就应该把可能导致粉尘被卷进电池铝塑膜可能的工位、 原因、对应措施搞清楚。当DFMEA设计和跨部门PFMEA设计完成之后，我们 会对产品在过程里的失效模式和过程里遇到的问题有了预防措施，接下来在 IQC、PMP、CTQ、OQC、MSA、ORT等都要做一个详细的计划。举例如下：接下来对产线的LayoUt要运用精益的理念对产线的线平衡、节拍时间、 UPH,产线物流做优化设计。在

10、设计过程中要有很多的防呆措施，有关产线设 计、机械设备防止由于员工操作失误造成的一些问题。在操作过程当中最难控 制的就是员工，因为新员工、老员工的相关相关经验的不同，难免员工会犯一 些错误。在设计产线和机械设备的时候有防呆的措施，员工就会防止错误，即 使员工犯了错，机械设备会及时报警，提醒员工及时更改。在过程分析当中，模具和设备公差分析也很重要，在每一个工站的设计当 中一定要用流程的概念对输入输出做一些分析。当产线在设计的时候，每个工 站的UPH是否匹配决定了产线是否顺畅。每个工站的检验措施或者检验手段有 关控制计划里的所有的检测设备要有一个详细的现场计划。产线或者作业员工 要100%的检验，

11、假如有不良，要把它检出来，防止不良流到下一个工站甚至流 到客户端。所以一个好的质量体系，不仅要有好的设计，在检测体系里面要有 完善的检出不良品的能力。当产品的 DFM、DFMEA PFMEA 产线 LayOUt 之后，il Prototype - EVT -DVT- PVT四个阶段对产品的ORT、产线的UPH、设备的OEE等进行验证和改 善，当产品通过这几个阶段的测试以及改善，量产之时就可以顺利的进行。总结一下，欧美公司对现有的产品质量控制基于以下几个阶段：DFM- DFMEA - PFMEA -产线 Layout - Prototype - EVT - DVT - PVT.3. 1.2.质量

12、体系的建立体系文件的建立：按照IS。的要求，体系文件分为一阶文件质量手册，二 阶文件品质控制程序，三阶文件SOP,四阶文件检验记录检验指导书。不同行 业有关四阶文件都要有完整的设立。一个好的质量体系建立之后，公司每个部 门的运作都根据质量体系来执行。不是说每件事情都找老板或者经理去拍板。 假如对质量体系有不完善的地方可以逐步的改善，质量体系文件是一个活的文 件，是要不断的review不断改善的。体系文件建立之后，QA工程师或者系统工程师定期对公司体系文件执行做 体系审核。当公司刚建立体系文件时，一般一个季度审核一次，看公司各个部 门在体系文件运行时有什么不符事项及时发现并做出改善；成熟体系一般

13、半年 甚至一年做一次体系文件审核，确保体系文件在各个部门良好的执行，有关没 有良好的执行能够及时发现或纠正，以保证公司质量体系的良好运行。3. 1. 3.供应商质量管理电池的重要材料包括：正极材料、负极材料、铜箔、铝箔、隔膜、电解液、 外壳（铝塑膜，铝壳等）、极耳、设备等，每一个都对电池最终的性能、质量、成 本有不同程度的影响。不同供应商、不同批次的材料都可能有较大的差异，这 就要求对供应商进行管理。供应商的质量、成本、交期、研发能力、反应速度 和供应商的战略定位都是考核供应商的指标，而质量管理是供应商管理的最重 要的考核KPI之一。供应商质量管理有一个重要理念Win-Win,给供应商合理的利

14、润空间，有钱 赚他们才能保证质量，一味杀价会出现供应商降低质量或者在人员培训和检测 手段做一些偷工减料。所以在供应商报价时，应列出物料成本、制造成本、管 理成本以及合理利润空间。供应商的定期审核及现场过程控制非常重要，在欧美公司或者苹果公司里, 有很多的工程师负责供应商的管理、过程的监控，保证供应商的品质控制按照 我们的品质要求去执行。从新产品开发到样品制作到成品量产出货，每个供应 商定期有。nside人员去监控质量。当供应商产品送到下一个供应商，下一个供 应商会做IQC进料检验，假如发现物料不良要及时反馈，我们用8D的逻辑去找 ROotCaUSe,闭环控制去关闭这个ISSUe,甚至会把8D的

15、逻辑里面这个产品或类 似产品犯的错误，在相似的产品或者工序做预防和改善，在其他的产品或工序 做彻底的改善，防止发生同样的错误。这就是我们讲的供应商的管理，保证供应商有好的管理，保证供应商过程 有监控，保证供应商来料符合要求，假如有问题及时改正。保证供应商的物料 达到公司的品质要求。3.1.4.过程质量控制3. 1. 4. 1. SOP和SIP文件的建立。针对每一道工序标准指导书要拟清楚，标准指导书里会涵盖标准操作流程, 注意事项，假如有重大影响产品质量(CTQ)的项目要用感叹号和星号标注出来， 告诉员工不能违规操作，误操作会造成产品的严重不良。作业检验指导书对检 验的抽样频率、检验方法、检验的

16、使用仪器有一个清晰的含义，培训检验员按 照我们的作业检验指导书去检验，确保检验方法正确不会误判，还有就是有关 KPIV、KPOV以及输入输出要做出识别，对什么过程的输入会影响输出做一个管 控，要用DOE做一些设备参数和过程参数的优化。有关机器的输入输出做出管 控，有关关键产品输出做管控。3. 1.4. 2. MSA量测系统。为确保检验能真实反映产品性能，必须保证检验系统GR & R(测量系统误差 的重复性再现性)符合要求，当MSAGR &RvlO%是好的量测系统，10%30%测 量误差太大，量测系统要做改善，否则不能用于产品的检验。比如说，电池的 称重、极片的称重、配料的称重这类测量仪必须严格的校准。3. 1.4. 3.