电池制造流程及手套箱的关键应用

随着新能源技术的快速发展，电池作为核心能源存储设备，其制造工艺日益精密。电池制造流程涉及多个环节，其中手套箱作为关键设备，在保障电池性能、安全性和稳定性方面发挥着不可替代的作用。本文将详细介绍电池制造的主要流程，并重点阐述手套箱在其中的应用。

1. 前段工序：极片制备
   • 原料处理与混合：将正负极活性材料（如钴酸锂、石墨等）、导电剂、黏合剂按配方比例混合，形成浆料。
   • 涂布：将浆料均匀涂覆在金属箔片（如正极用铝箔，负极用铜箔）上，形成电极涂层。
   • 干燥与辊压：通过高温干燥去除溶剂，使用辊压设备调整涂层厚度，确保电极片的平整性和密度。
2. 中段工序：电芯装配
   • 极片裁切与叠片/卷绕：将电极片切割成指定尺寸，与隔膜（隔离正负极）叠片或卷绕成电芯结构。
   • 电解液注入：在密封前向电芯注入电解液，作为离子传导介质。
   • 封装：将电芯封装在金属壳、软包或铝塑膜中，确保密封性。
3. 后段工序：化成与测试
   • 化成：首次充放电激活电池内部化学反应，优化电极与电解液的界面。
   • 分容与检测：测试电池容量、内阻等性能参数，分级筛选合格产品。
   • 包装与出厂：完成外观封装、标识，进行安全测试后出厂。

1. 电极材料处理与制备
   • 原料称量与混合：活性材料（如锂盐、金属氧化物）对水氧极为敏感，需在手套箱内精确称量，避免氧化或吸水导致性能下降。
   • 浆料调配：黏合剂（如PVDF）与溶剂（NMP）的混合需在密封环境下进行，防止溶剂挥发影响环境或材料变质。
2. 极片干燥与保存
   • 涂布后的极片需进入手套箱连接的专用烘箱进行干燥（如120℃真空干燥），确保水分彻底去除，避免电极材料在后续工序中氧化或电解液分解。
3. 电解液注入（注液环节）
   • 关键步骤：电解液（含锂盐和有机溶剂）对水分高度敏感。手套箱内需严格控制湿度（露点≤-45℃），通过真空手套箱进行电芯称重、套杯、注液操作。例如，磷酸铁锂电池注液时需在≤-0.09MPa真空下加速电解液浸润极片，确保无水分污染。
4. 电池组装与封装前处理
   • 极片叠片/卷绕、隔膜放置等精细组装操作需在手套箱内完成，避免外界空气接触导致材料氧化或污染。
   • 封装前的电芯需在手套箱内进行最终检查，确保内部环境达标。
5. 固态电池特殊工艺（干法/湿法）
   • 干法工艺：固态电解质粉末混合、压片等操作需在极低水分环境下进行，手套箱需配备高效粉尘过滤和压力控制系统。
   • 湿法工艺：电解质浆料涂布后，手套箱需集成溶剂挥发处理系统，同时控制湿度与惰性气体循环，防止溶剂残留影响固态电解质性能。

三、手套箱的核心功能与优势

• 环境控制：通过持续净化系统维持无水无氧环境，避免材料氧化、水解反应。
• 操作安全性：保护操作人员免受电解液等有害物质接触，降低电池制造过程中的安全风险。
• 工艺稳定性：标准化环境参数（温度、压力）提升电池批次一致性，减少性能波动。
• 兼容性：可集成称量、搅拌、涂布等设备，形成闭环生产线，提高效率。