来源：雪球App，作者： 每日研究所，（https://xueqiu.com/4296994016/192599039）

前言：

     大家好， 我是研究新能源汽车的研讨君，在上一篇新能源汽车纪要中，我为大家梳理了动力电池四大组成部分也就是正极、负极、隔膜以及电解液的制作工艺。在这四大组成部分制作完成之后，又经过了哪些工艺将他们生产成电池呢？这些制作过程中又会涉及到什么样的设备呢？这些设备又是由哪些公司制造的呢？

这一次我将会为大家介绍锂电池制作工艺中的前段的搅拌河涂布工艺。

在正式开始今天的内容之前，先给大家做一点风险提示：

     本文所有内容均是产业研究和公司研究的案例，不构成任何投资建议，不构成任何投资推荐。另外还有三点值得注意：

1、短期价格波动几乎不可预测。但巨大利益驱使下市场上会充斥神预测。

2、再好的生意，如果基本条件发生大的变化，也有失败的风险。

3、估值过高的好公司，随着流动性收紧，如果利润增长没有达到预期，也有可能长期回调。

正文开始：

锂电池的生产流程在不同的电池制作厂家都会有所不同，

大体上来讲， 一般分为前，中，后三段

1.前段：极片制作

（搅拌、涂布、压片、烘烤、分条、制片、 极耳成型）

（核心环节：涂布）

2.中段：电芯组装

（卷绕或叠片、电芯预封装(入壳)、注电解 液、封口）

（核心环节：卷绕）

3.后段：后处理 (激活电芯)

（电芯化成、分容、静置、检测、分选）

（核心环节：化成、分容、检测）

前段极片制作的过程：

一、搅拌

利用正极（负极）活性物质、导接剂制备正极（负极）浆料，也就是搅拌。

（一）搅拌的原理是什么？

通过搅拌叶和公转框相互转动，在机械搅拌的情况下，产生与维持悬浮液，以及增强液固相间的质量传递。

（二）搅拌的作用是什么？

配料过程实际上就是把浆料中的各种组成按标准比例混合在一起，调制成浆料，有利于均匀涂布，保证极片的一致性。

配料大致包括五个过程，即：原料的预处理、掺和、浸湿、分散和絮凝。

（三）浆料参数有哪些？

1.粘度

流体对流动的阻抗能力，在流体中取两面积各为1平方米，相距1m，相对移动速度为1m/s时所产生的阻力称为动力粘度。以Pa.s（帕.秒）为单位。

粘度是流体的一种属性。流体在管路中流动时，有层流、过渡流、湍流三种状态，搅拌设备中同样也存在这三种流动状态，而决定这些状态的主要参数之一就是流体的粘度。

在搅拌过程中，一般认为粘度小于5Pa.s的为低粘度流体，例如：水、蓖麻油、饴糖、果酱、蜂蜜、润滑油重油、低粘乳液等；

5-50Pa.s的为中粘度流体，例如：油墨、牙膏等；

50-500Pa.s的为高粘度流体，例如口香糖、增塑溶胶、固体燃料等；

大于500Pa.s的为特高粘流体例如：橡胶混合物、塑料熔体、有机硅等。

(上图为正极表面团聚体颗粒, 搅拌过程中，环境湿度太高，导致浆料成果冻状态，导电剂没有完全分散好，极片辊压后表面存在大量的颗粒)

2.颗粒度D50

浆料中50%体积的颗粒其粒径的大小范围

3.固含量

浆料内固体物质的含量百分比，理论配比固含量小于出货固含量

（四) 如何判断浆料的混合搅拌效果是否均匀？

1.直接测量

1)粘度法

从体系不同位置取样,用粘度计测量浆料的粘度;偏差越小,混合越均匀;

2)颗粒度法

A.从不同位置取样,用颗粒度刮板仪观察浆料的颗粒度;粒度越接近原材料粉末大小,混合越均匀;

B.从不同位置取样,用激光衍射颗粒度测试仪观察浆料的颗粒度;粒度分布越正态,大颗粒越小,混合越均匀;

3)比重法

从体系不同位置取样,测量浆料的密度,偏差越小混合越均匀

2.间接测量

1)固含量法(宏观)

从体系不同位置取样,经过适当的温度和时间的烘烤,测固体份的重量,偏差越小混合越均匀;

2)SEM/EPMA(微观)

从体系不同位置取样,涂布到基材上,烘干,用SEM(电子显微镜) /EPMA(电子探针)观察浆料干燥后膜片内颗粒或元素的分布;(体系固体份通常为导体材料)

（五）搅拌机

搅拌这一工序所需要用到的设备是搅拌机。

国内制作搅拌机的厂商有：大族激光、金银河、北方华创、先导智能

先导智能搅拌机：

北方华创真空搅拌机：

金银河真空搅拌机：

二、涂布

接着，再进行前段极片制作中最为核心的步骤：正极（负极）涂布。

（一）涂布的原理是什么？

极片涂布一般是指将搅拌均匀的浆料均匀地涂覆在集流体上，并将浆料中的有机溶剂进行烘干的一种工艺。

（上图中银色部分为涂覆过的部分，金色部分为没有经过涂覆的部分）

（二）涂布的价值量如何？

在前段工艺流程中，浆料搅拌所需要的真空搅拌机20-40万一台，而涂布所需要的涂布机在国内是1200-2500万一台，在国外2500-3000万一台，辊压所需要的辊压机是200-400万一台，分切所需的分切机是50-100万一台，极耳成型所需要的制片模切机则是50-100万一台，由此可见，涂布也是锂电池前段工艺中价值量最高的步骤。

（三）涂布工艺对锂电池性能有什么影响？

极片涂布对锂电池电池的容量、一致性、安全性、内阻、循环寿命等的具有重要的意义。涂布方式的选择和控制参数对锂离子电池性能的有重要影响，主要表现在：

1.涂布干燥温度控制

涂布干燥温度控制既不能太高也不能太低，如果涂布时干燥温度太低，就不能保证极片完全干燥，如果温度过高，就可能因为极片内部的有机溶剂蒸发太快，极片表面涂层出现龟裂、脱落等现象。

（上图为涂布时，极片中间区域没有完全干透，辊压时涂层发生迁移，形成条状裂纹

）

2.涂布面密度

涂布面密度也需要精确掌控，如果涂布面密度太小，那么电池容量就可能达不到标称容量，如果涂布面密度太大，就容易造成配料浪费，严重时如果出现正极容量过量，锂就会析出，形成锂枝晶刺穿电池隔膜发生短路，引发安全隐患。 

3.涂布尺寸大小

涂布尺寸过小或者过大可能导致电池内部正极不能完全被负极包住，在充电过程中，锂离子从正极嵌出来，移动到没有被负极完全包住的电解液中，正极实际容量不能高效发挥，严重的时候，也会在电池内部会形成锂枝晶，容易刺穿隔膜导致电池内部短路； 

4.涂布厚度

涂布厚度太薄或者太厚会对后续的极片轧制工艺产生影响，不能保证电池极片的性能一致性。 

（极片表面裂纹光学照片，涂布面密度分别为 (a) 15 mg/cm2，(b)17.5 mg/cm2， (c) 20 mg/cm2和(d) 25 mg/cm2，厚极片更容易出现裂纹。）

5.浆料粘度

浆料基本物性与涂布之关系:实际工艺过程中，浆料的粘度对涂布效果有一定影响，电极原材料，浆料配比比例，选取粘结剂种类不同时所制备的浆料粘度也不同。浆料粘度太高时，涂布往往无法连续稳定的进行，涂布效果也受到影响涂布液的均匀性、稳定性、边缘和表面效应受到涂布液的流变特性影响，从而直接决定涂层的质量。

6.铜箔和铝箔的表面张力

铜铝箔的表面张力必须高于所涂覆的溶液的表面张力，否则溶液在基材上将很难平整地铺展开而导致比较差的涂布质量。

7.静电

在涂布线上，涂在放卷及经过辊筒时会在基材表面产生很多的静电。产生的静电有很容易吸附空气及辊筒上的灰层，从而造成涂布缺陷。静电在放电的过程中，同样在涂布表面上会造成静电状的外观缺陷，更严重的甚至会引起火灾。如果在湿度较低的冬天，涂布线上的静电问题会更凸显严重。减少这类缺陷的最有效办法就是尽量保持环境湿度在一个比较高的状态，对涂布线接地，并且装一些抗静电的装置。 

8.清洁度

基材表面上的杂质会导致一些物理性的缺陷，如突点，污质等。所以在基材的生产工艺中需要比较好的控制原材料的清洁度。

（左图带有气泡的负极片、右图扫描电镜200倍放大图。在合浆、转运和涂布过程中，粉尘或长度较大的毛絮物等异物混入涂布液中或落到湿涂层表面，该处涂层表面张力因受外力影响导致分子间作用力发生改变，浆料发生轻度转移，经烘干后形成圆形痕迹，中间偏薄。）

（三）涂布机

涂布这一工序所需要用到的设备是涂布机。

国内制作涂布机的厂商有：璞泰来（新嘉拓）、科恒股份（浩能）、赢合科技、先导智能、金银河

璞泰来（新嘉拓）涂布机：

科恒股份（浩能）涂布机：

先导智能涂布机：

赢合科技涂布机：

金银河涂布机：

参考资料：

电子发烧友

锂电前沿

电池视界

先导智能官网

赢合科技官网

北方华创官网

新嘉拓官网

金银河官网

科恒股份官网

 $先导智能(SZ300450)$   $赢合科技(SZ300457)$   $璞泰来(SH603659)$