中国粉体网讯 锂离子电池生产工艺一般分为前段极片制作、中段电芯组装及后段电池检测封装三个工段。其中，极片制作主要工序包括供料搅拌、涂布、辊压、分切、极片烘烤等，电芯组装主要工序包括电芯卷绕或叠片、装配、烘烤、注液等，电池检测封装主要工序包括电池化成分容、高温老化、分选、包装等。各工序相关设备的技术提升和质量控制是锂离子电池工艺改进和性能提升的重要基础。
锂离子电池生产过程
锂电辊压工艺
辊压是将涂布并烘干到一定程度的锂电池极片进行压实的工艺过程。
极片辊压原理
辊压的目的主要是：
①使极片的表面保持光滑和平整，从而可以防止因极片表面的毛刺刺穿隔膜而引起的电池短路隐患；
②对涂覆在极片集流体的电极材料进行压实，从而使极片的体积减小，提高电池的能量密度；
③使活性物质、导电剂颗粒接触更加紧密，提高电子导电率；
④使涂层材料与集流体的结合强度增强，减少电池极片在循环过程中掉粉情况的发生，提高锂电池的循环寿命和安全性能。
辊压工艺影响着锂离子电池的容量、循环性、内阻、安全性、一致性等性能，也对后续工艺生产流程（分模切、卷绕、封装和注液化成等）有一定影响，因此工艺重点在于控制好压实密度和极片的反弹比例，增强极片的柔韧性等。
极片轧制分为冷轧和热轧两种方式，且辊压工段基本上都用辊压分切一体机代替原来单机的生产方式。
锂电辊压设备
锂电辊压设备按施压方式划分为机械螺杆压紧结构和液压油缸压紧结构。手动螺旋加压式主要应用于实验室，目前产线上主要用气液增压泵加压式辊压机和液压伺服加压式辊压机，通过顶紧液压缸施压可以施加较大的压力且压力稳定，目前量产线上液压伺服加压式应用更多。
来源：纳科诺尔
目前国内外锂电池厂家均使用二辊辊压机辊压极片，当前市场主流机型辊宽为1,300mm或1,500mm，厚度精度可达±1.5μm，辊压机械速度最快可达140-160m/min，但考虑到实际生产中辊跳、收放卷稳定性、极片跳动、一致性等因素，稳定生产速度可达100-120m/min。同时，为提高生产效率，辊压机向大型化、集成化方向发展，目前辊身长度最长已达到1,600mm。
由于锂电池正极的铝箔集流体在辊压时候易出现断带情况，为了提高产线的持续性、减少断带，目前头部锂电池厂商倾向于采用热辊工艺，以降低极片内应力、反弹几率及变形抗力。使用热辊工艺的辊压机的工艺复杂程度较冷辊工艺大幅上升，不仅需将热辊制作成蜂窝状，并且需在主辊机构前后端分别添加预热机构与冷却机构，设备价格也随之有所增长。因此，具备热辊工艺且可保持较高的辊面温度均匀性已成为辊压设备企业的核心竞争力之一。目前，行业内热辊加热温度通常不超过130℃（导热油），温度均匀性在±3℃以内。
加热辊压机技术原理
锂电辊压设备将迎来新的大规模应用市场
据悉，目前锂电池生产1GWh产能需配置1台正极辊压机和1台负极辊压机（双机台）。2022年中国锂电辊压设备市场达32亿元，同比增长77.8%。
近年来，国内锂电池需求上升，电池企业加速扩产，带动国内锂电辊压设备市场规模快速增长。而除传统锂电池外，其他新能源电池的需求量提升也将同步扩大辊压设备市场。
在其他新能源电池领域，由于与锂电池生产工艺有相似之处，目前已有的钠离子电池、半固态电池项目均有使用类似传统液态锂电池生产所用的极片辊压机设备。钠离子电池预计将于未来几年逐步成熟并进入规模化应用阶段，至2025年预计产能将达60GWh，参考锂电市场所匹配的设备价值以及综合成本的下降，其对应辊压设备市场规模约为4.5亿元；固态电池技术发展速度相对较慢，至2025年出货量规模预计仅能达13GWh，但至2030年预计出货量将超300GWh，从而带动辊压设备市场持续快速增长。
可以说，随着钠离子电池、固态电池的逐步成熟及投入量产，锂电辊压设备企业预计将迎来新的大规模应用市场。
锂电辊压设备加速国产替代
辊压设备的生产工艺较为复杂，涉及机械工程、电气控制、材料研究、软件算法等技术及工艺，有较高的技术壁垒。并且辊压设备需根据下游客户领域和产品确定不同的工艺路径及结构参数，比如热辊工艺、多次辊压工艺、弧形辊工艺以及不同尺寸的配套设备等，定制化属性较强。
目前，国内锂电辊压设备的代表性企业纳科诺尔、赢合科技、先导智能、海裕锂能、海裕百特等不断提升自身产品性能、工艺水平以及自动化程度。并且积极配合下游头部锂电池客户进行干电极制造相关的技术开发。其中，纳科诺尔等辊压设备企业正在研究通过辊压技术将粉料辊压成厚膜后，经多次热压减薄后收卷或与集流体进行复合，保证膜片不断带的情况下减薄至指定厚度并提高压实密度。
鉴于国产锂电辊压设备的不断提升、更高的性价比以及更优质交付、调试及售后服务，宁德时代、比亚迪、中创新航等国内锂电池企业采用的辊压设备已实现国产替代。而且，中国锂电辊压设备企业逐步受到海外锂电池企业认可，中国锂电辊压设备企业海外渗透率逐步提升。目前，中国锂电辊压设备企业已逐步进入日本、韩国以及欧美等海外电池企业供应链体系。
参考资料：
邢台纳科诺尔精轧科技股份有限公司招股说明书
邢台纳科诺尔精轧科技股份有限公司公开转让说明书
（中国粉体网编辑整理/黑金）
注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！
