摘要：電芯制造是汽車動(dòng)力電池生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)，其工藝水平直接影響電池的能量密度、安全性和壽命。本文從卷繞/疊片工藝、化成技術(shù)、材料創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)升級(jí)等維度，解析電芯制造如何支撐新能源汽車產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

一、卷繞與疊片：電芯結(jié)構(gòu)的“精密織造”

電芯制造的核心在于將正極片、負(fù)極片與隔膜通過卷繞或疊片工藝形成三維結(jié)構(gòu)。卷繞工藝通過高速旋轉(zhuǎn)將三層材料疊加成圓柱形或方形電芯，其關(guān)鍵在于張力控制：若張力過大，正極活性物質(zhì)（如三元鋰或磷酸鐵鋰）易脫落；若張力過小，電芯內(nèi)部間隙增大，鋰離子傳輸效率降低。例如，特斯拉4680電芯采用無極耳結(jié)構(gòu)，通過激光模切技術(shù)將極耳寬度從傳統(tǒng)2毫米縮減至0.2毫米，使內(nèi)阻降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，但極耳模切速度需達(dá)到每分鐘3000次以上，對(duì)設(shè)備精度提出極高要求。

疊片工藝則通過“正-隔-負(fù)”交替堆疊形成方形電芯，其優(yōu)勢在于空間利用率高、循環(huán)壽命長。比亞迪刀片電池采用疊片工藝，將單體電芯厚度壓縮至13.5毫米，能量密度提升至180Wh/kg，同時(shí)通過熱壓工藝將多層材料壓緊，減少內(nèi)部間隙。然而，疊片工藝的對(duì)齊度偏差需控制在0.1毫米以內(nèi)，否則易導(dǎo)致局部短路或鋰離子傳輸不均。

二、化成工藝：電芯性能的“激活儀式”

電芯制造完成后需通過化成工藝形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面膜（SEI膜）。預(yù)充階段以0.01-0.05C的小電流充電，使鋰離子從正極緩慢嵌入負(fù)極（如石墨層間），同時(shí)電解液分解形成SEI膜。該膜僅允許鋰離子通過，卻能阻擋電子和溶劑分子，防止電解液與極片進(jìn)一步反應(yīng)。若預(yù)充溫度過高（如超過40℃），SEI膜會(huì)過厚，導(dǎo)致鋰離子傳輸阻力增大；若溫度過低（如低于25℃），SEI膜不完整，電池易自放電。

分容測試通過0.5-1C電流充放電記錄電芯容量、內(nèi)阻等參數(shù)，確保同一批次電池性能一致。例如，寧德時(shí)代采用多通道同步測試設(shè)備，可同時(shí)測量200節(jié)電池的10余項(xiàng)參數(shù)，并通過機(jī)器學(xué)習(xí)模型生成“健康評(píng)分卡”，淘汰評(píng)分低于60分的電芯。老化階段則將電芯在45℃高溫下靜置7-14天，篩選出電壓下降或鼓包的劣質(zhì)電芯，合格品進(jìn)入后續(xù)模組PACK工序。

三、材料創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)升級(jí)：電芯性能的“突破點(diǎn)”

材料創(chuàng)新是提升電芯性能的關(guān)鍵。正極材料方面，高鎳三元（NCM811/NCA）因鎳含量提升（超過80%），能量密度較磷酸鐵鋰提高20%，但需解決金屬離子混排問題。例如，寧德時(shí)代采用單晶高鎳材料，通過碳包覆技術(shù)抑制相變，將循環(huán)壽命從1500次提升至2500次。負(fù)極材料方面，硅基負(fù)極理論容量達(dá)4200mAh/g，是石墨的10倍，但充放電時(shí)體積膨脹率高達(dá)320%。貝特瑞通過硅碳復(fù)合技術(shù)，將硅顆粒分散在碳基體中，使體積膨脹率降至10%以內(nèi)，并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)供貨。

結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面，4680大圓柱電芯通過全極耳設(shè)計(jì)降低內(nèi)阻，同時(shí)采用無模組（CTP）技術(shù)直接集成至電池包，空間利用率提升40%。比亞迪刀片電池則通過疊片工藝將電芯長度延伸至1米，形成“結(jié)構(gòu)電池”，既作為能量載體又承擔(dān)車身結(jié)構(gòu)功能，使整車重量減輕10%。