一、锂电池生产流程及核心工序
锂电池生产主要分为前中后段三个环节。锂电设备是锂电池生产的基础,是指利用设备将电化学物料通过各种工序制成电芯及参与电池系统组装的各类设备的总称。锂电设备的工艺水平及其运行情况直接影响锂电池的性能与质量,是决定锂电池品质的关键因素之一。锂电池的制作工艺复杂,涉及的工艺众多,整个生产过程涉及 30 多道工序,需要的设备种类也很多。整体来看锂电池生产主要分为前中后段三个环节,分别为前段极片制作环节、中段电芯装配环节、后段化成检测环节。具体如下:
二、锂电池生产主要工序及分类

1.前段极片制作环节:主要包括匀浆、涂布、辊压、分切/模切、制片等工序,是锂电池制造的基础,对极片制作设备的性能、精度、稳定性、自动化水平和生产效能等有着很高的要求。前段主要设备包括:搅拌机、涂布机、辊压机、分切机/模切机、制片机等。
涂布、辊压、分切为前段核心工序,涂布机、辊压机、分切机为对应核心设备。
涂布:把搅拌后的浆料均匀涂覆在基材铜箔(负极载体)和铝箔(正极载体)上并烘干制成正极和负极片,是锂电池研制和生产中的关键工序之一。
辊压:对已涂布的正负极极片进行轧压使其压实更好地依附在铝箔和铜箔上,以提高电池能量密度。
分切:将较宽的整卷极片连续纵切成若干所需宽度的窄片。分切后的极片不能出现褶皱、脱粉,分切尺寸精度要求高,同时要求极片表面保持光滑和平整,边缘的毛刺小。
中段电芯装配环节:主要包括卷绕或叠片、电芯预封装(入壳、极耳焊接、干燥等)、注入电解液、封口等工序,对相关设备的精度、效率、一致性要求较高。中段主要设备包括:卷绕/叠片机、入壳机、激光焊接机、烘干机、注液机等。
卷绕或叠片为中段核心工序,卷绕机、叠片机为对应核心设备。卷绕/叠片是将前段工序中制作的极片制成锂电池的裸电芯,是完成锂电池制造的关键工序之一。
卷绕:将正极、负极极片料卷或长片间夹有一层隔膜,一起卷绕成一个圆柱体或菱形体的电池芯体。
叠片:将模切完成的正、负极片与隔膜间隔堆叠成电池的裸电芯。
后段化成检测环节:主要包括电芯化成、分容、检测、模组生产、PACK 等工序,主要设备包括充放电机、分容机、检测设备、模组生产设备、PACK 设备等。
电芯化成、分容为后段核心工序,充放电机为对应核心设备。
化成:主要作用在于激活电池,使电池具备储电能力。
分容:将化成好的电池按容量梯度分类,将性能相近的电池分组,降低电池组内各个电池的单体差异性,提高电池组的整体性能。
充放电机记录电芯充放电的相关数据和曲线图表,以作为计算电芯电容量及评价电芯是否合格、如何分类的依据。化成、分容环节直接决定电芯产品的合格率和批次的一致性,是后段的关键工序。在充放电之外,电芯静置前后还要接受专门的测试设备的检测,以测试电芯的电压和内阻。
涂布、卷绕/叠片、化成分容等三大核心工序价值量占比超 50%。从价值量分布来看,锂电池生产的前段、中段、后段设备成本占比分别为 39%、31%、30%。其中,核心工序涂布、卷绕/叠片、化成分容检测的价值量分别占比 20%、15%、20%。此外,前段工序中的匀浆、辊压、分切制片的价值量分别占比 7%、9%、3%;中段工序中的电芯预封装(入壳、焊接、干燥)的价值量占比 8%,注液的价值量占比 8%;后段工序中的自动化组装 Pack的价值量占比 10%。

三、固态电池设备投资成本
传统液态电池单 GWh 产能对应的设备投资金额大约为 2-2.2 亿元。半固态电池和全固态电池的整体投资金额更大。半固态电池使用的是固液混合电解质,电池中电解液的含量占比在 5%~10%之间,增加涂覆固态电解质,其电化学原理与液态锂电池相同,基本可以沿用现有成熟的电池制造工艺,因此,半固态电池单 GWh 产能对应的设备投资金额提升 30%,约为 2.8 亿元左右。而全固态电池的生产设备与传统锂电设备存在显著差异,全固态电池单 GWh 产能对应的设备投资金额大概是传统液态电池的 2-3 倍,约为 4-6 亿元。
四、固态电池与传统液态电池的生产工艺差异大
固态电池采用固态电解质取代传统液态电池的电解液和隔膜。传统液态锂电池由正极、负极、电解液和隔膜四大关键要素组成。固态电池采用固态电解质取代传统液态电池中的电解液和隔膜。

固态电池与液态电池的组成区别
由于全固态电池采用全新的材料体系和电池结构,现有的传统锂电池制造工艺和设备无法实现其产业化生产与制造,需要进行相应的创新和改进。目前全固态电池尚未量产,因此,生产工艺并未定型,并且不同类型的固态电池生产工艺和制造过程会有所不同,具体取决于电池