锂电池叠片工艺工序至关重要，对比其他技术模具冲切优势明显

——锂离子电池生产整体上可划分为前段工序（极片制造）、中段工序（电芯制作）和后段工序（电池组装）。

电池生产工艺流程

资料来源：CNKI

前段工序主要包括制浆、涂布、干燥辊压、分切等工序，目标是完成正、负极片的制造。制浆是将正负极固态电池材料混合并添加专门的溶剂和粘结剂，用真空搅拌机将这些物质搅拌成为浆液的过程，是锂离子电池生产的前提和基础。将制备好的浆料以指定厚度均匀涂布到集流体（铝箔或铜箔等）上即为涂布工序，涂布后的极片需要进一步干燥辊压，以使极片更好地依附在集流体上。而辊压后的极片很宽，需要对其按工艺标准和电池规格分切成型，即为分切工序。锂电池的制造对于分切的要求极高，这是因为分切质量较差会导致毛刺、波浪边、掉粉等问题，将影响锂电池的各项性能指标。例如尺寸较大的金属毛刺会直接刺穿隔膜，导致正负极之间短路，因此分切工序是电池制造过程中的关键一环。

极片分切金属毛刺

资料来源：公开资料

极片分切掉料及波浪边缺陷

资料来源：公开资料

中段工序主要包括叠片/卷绕、注液、焊接封口等工序，目标是完成电芯的制造。将制作好的正、负极片生产为电芯主要有两种工艺：一种是叠片工艺，即将正极、负极切成小片与隔离膜叠合成小电芯单体，然后将小电芯单体叠放并联起来，组成一个大电芯的制造工艺，一种是卷绕工艺，即将正负极片、隔离膜、正负极耳、保护胶带、终止胶带等物料固定在设备上，设备经过放卷完成电芯制作。

后段工序主要包括化成、分选、组装等工序，目标是完成化成封装，形成锂电池成品。锂离子电池制作完成以后，还要放进测试柜进行充电和放电试验，即化成工艺。分选是根据检测结果按一定标准进行分类选择，选择界面膜比较好的锂离子电池，然后按照要求贴上相应的标签和产品合格证书，等待出厂。

——分切工序的质量水平对电池性能和品质具有重要影响，由此引起了锂电池产业链的重点关注。

1.模具冲切：双技术路线，源于印刷行业

五金模具冲切则是利用冲头和下刀模极小的间隙对极片进行裁切，金属箔材在冲切过程中发生塑形应变，达到断裂强度之后产生裂纹，裂纹扩展分离，最终断裂分离。

模切技术最早被应用于印刷成品的后续加工切割过程，得益于模切技术，印刷成品可以被切割成各种有趣的图案和图像，整个印刷行业因此受益。随着技术以及各行业的快速发展，模切技术的应用范围不断扩大，不再局限于印刷行业，还切入到电池制造环节中。作为电池的重要组成部分，极片的制造需要应用模切技术，将辊压后的极片进行模切，以得到符合工艺标准和电池规格的极片。

2.激光切割：无刀具磨损，激光束切割

激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割的电池极片，使极片很快被加热至很高的温度，迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点而形成孔洞，随着光束在极片上的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对极片的切割。

3.优劣势对比：五金模切技术稳定，激光技术尚未成熟。（1）从毛刺和粉尘控制来看，五金模切的最大优点是技术稳定，能稳定地控制毛刺和粉尘，激光切割则会产生大量粉尘，且目前难以攻克，这会极大地影响电池性能。（2）从切割效率来看，五金模切冲切效率高，激光切割冲切效率低，技术有待突破。（3）从成本来看，五金模切涉及刀刃，由于刀头易损坏，存在刀头更换成本，且若产品型号和形状不同还需更换不同的模具，灵活性差的同时还存在模具更换成本，导致五金模切运营成本较高。相比之下，激光切割不存在更换模具和刀片的成本，针对不同产品型号和形状只需修改软件参数，灵活性较强，但由于激光切割依赖进口设备，设备投资成本远高于五金模切设备投入成本。（4）激光切割还存在热效应难题，在激光切割的过程中，电池极片局部温度快速加热至很高的温度，迅速融化、汽化、烧蚀或达到燃点而形成孔洞，在完成对极片切割的同时伴随而来的问题是，巨大的激光热影响片区及熔珠的产生，这将极大可能导致电池出现性能下降、安全性品质问题，是激光切割亟待突破的瓶颈之一。

冲切方式优劣势及发展趋势对比

资料来源：公开资料

应用对比：模切仍为极片切割主流，激光将成极耳切割主流。五金模切技术的稳定性奠定了其未来几年极片切割技术的主流地位，虽然五金模切的灵活性较差、运营成本较高，但激光切割对毛刺和粉尘的失控是更致命的存在，激光切割时产生大量粉尘，若被卷入电芯内部，很容易造成刺穿电芯内的隔纸，甚至导致电池爆炸等安全事故。且热效应问题尚未解决，熔珠的堆积同样会危害电池性能。作为电池的重要组成部分，极片制作的好坏至关重要，激光切割需突破技术瓶颈，因此五金模切或为最优选择。分切工序除了极片切割之外，还需进行极耳切割。极耳切割是切割正负极集流体上的导电体，加工出所需要的形状，激光切割的灵活性较强，可自由掌控极耳切割间距、尺寸等需求，正逐渐成为极耳切割成型技术的主流。

适用的电芯生产工艺对比：模切是叠片的主流，激光还可用于卷绕。相比于卷绕工艺，叠片工艺对极片的裁切合格率要求严格。这对于目前尚存在毛刺、粉尘、熔珠等技术问题的激光切割技术来说是无法实现的，反观五金模切技术更成熟稳定，能更好地满足叠片工艺的要求。因此，五金模切仍是叠片工艺的主流技术。激光切割虽然不是叠片工艺的最优选择，但还可应用于卷绕工艺，例如赢合科技行业首推4680激光卷绕一体机等。

——除了传统模切和激光切割之外，目前还存在超声波切割是否可行的讨论。超声波的能量是通过安装在主轴后方的超声波振动器发生前后振动而产生。我们认为，超声波切割若在发生更大振动的同时保持非常高的毛刺水平难度较大。因此，超声波切割仍需突破技术瓶颈，入局电池分切工序还为时尚早。