一、項目概述
本技術方案聚焦于圓柱形鋰離子電池的制備，旨在搭建一套涵蓋電池材料研發(fā)、電極制備、電芯組裝、性能測試及工藝優(yōu)化的完整制備體系。通過引入先進的制備工藝與設備，模擬工業(yè)化生產流程，實現(xiàn)從原材料到成品電池的全流程標準化制備。方案致力于培養(yǎng)掌握圓柱形鋰離子電池核心制備技術的專業(yè)人才，同時為企業(yè)研發(fā)新產品、優(yōu)化生產工藝提供技術參考，推動圓柱形鋰離子電池在新能源汽車、儲能等領域的高質量應用與發(fā)展。
二、實驗教學設計
（一）課程體系設置
開設電池材料化學、電極制備工藝、電池組裝技術、電池性能測試與分析、鋰離子電池生產工藝優(yōu)化等課程。理論課程重點講解電池制備原理與材料特性，實踐課程占比 65%，讓學生深入掌握各制備環(huán)節(jié)的操作技能，實現(xiàn)理論與實踐的深度融合。
（二）實踐項目設計
基礎實踐項目包括正極材料混合與涂布、負極材料輥壓與分切、隔膜裁剪與處理；綜合實踐項目涵蓋電芯卷繞與組裝、電解液注入與封口；創(chuàng)新實踐項目涉及新型電極材料配方優(yōu)化、電池結構設計改良實驗。通過項目實踐，鍛煉學生動手能力與創(chuàng)新思維。
（三）教學方法創(chuàng)新
采用項目式教學與現(xiàn)場教學結合，利用虛擬仿真軟件模擬電池制備流程，降低實驗成本與風險。引入企業(yè)實際生產案例，邀請行業(yè)專家現(xiàn)場指導，讓學生了解行業(yè)與生產規(guī)范。
三、系統(tǒng)功能
(一)材料處理功能
實現(xiàn)正極、負極材料的精確稱量、混合、分散等處理，確保材料均勻性與穩(wěn)定性；對隔膜進行表面處理、裁剪等操作，滿足電芯組裝要求。
(二)電極制備功能
完成正極、負極漿料的制備，通過涂布、烘干、輥壓等工藝形成高質量電極片，可精確控制電極厚度、密度等參數(shù)。
(三)電芯組裝功能
具備電芯卷繞、極耳焊接、電解液注入、封口等組裝功能，確保電芯結構緊湊、密封性良好，滿足電池性能需求。
(四)性能測試功能
對制備的圓柱形鋰離子電池進行容量測試、充放電循環(huán)測試、倍率性能測試、安全性能測試等，實時采集并分析電池性能數(shù)據(jù)。
(五)工藝優(yōu)化功能
根據(jù)性能測試結果，分析影響電池性能的因素，優(yōu)化制備工藝參數(shù)，如材料配比、涂布速度、卷繞張力等，提升電池性能與生產效率。
四、系統(tǒng)組成
(一)材料處理設備
1.高精度稱量設備：電子天平，量程 0 - 500g，精度 0.0001g，確保材料稱量精準。
2.行星式攪拌機：攪拌速度 0 - 3000rpm，攪拌容量 5 - 50L，具備真空攪拌功能，保證材料混合均勻。
3.隔膜裁切機：裁切精度 ±0.1mm，裁切速度 0 - 10m/min，可根據(jù)需求裁剪隔膜尺寸。
(二)電極制備設備
1.漿料制備系統(tǒng)：包括高速分散機、砂磨機等，分散速度 0 - 8000rpm，研磨粒徑可達亞微米級，制備均勻穩(wěn)定的電極漿料。
2.涂布機：涂布寬度 300 - 1000mm，涂布速度 0 - 20m/min，涂布厚度精度 ±1μm，支持連續(xù)涂布與間歇涂布。
3.輥壓機：輥壓壓力 0 - 20MPa，輥面寬度 500 - 1200mm，輥壓后電極片厚度公差 ±2μm。
(三)電芯組裝設備
1.卷繞機：卷繞速度 0 - 2000 轉 / 分鐘，適用電芯直徑 10 - 32mm，卷繞精度 ±0.05mm，具備自動糾偏功能。
2.極耳焊接機：采用激光焊接或超聲波焊接，焊接強度≥10N，焊接時間≤0.5s，焊點牢固、美觀。
3.注液機：注液精度 ±0.5%，注液速度 0 - 50ml/min，具備真空注液功能，確保電解液注入均勻。
4.封口機：封口壓力 0 - 5MPa，封口時間 0 - 5s，封口后電池密封性良好，泄漏率≤1×10?? Pa?m³/s。
(四)性能測試設備
1.電池充放電測試儀：通道數(shù) 1 - 1000 個，電壓測試范圍 0 - 10V，電流測試范圍 0 - 500A，測試精度 ±0.05%。
2.高低溫試驗箱：溫度范圍 - 40℃ - 150℃，溫度波動度 ±0.5℃，用于模擬不同環(huán)境下的電池性能測試。
3.安全性能測試設備：包括短路測試儀、過充過放測試儀、擠壓測試儀等，滿足電池安全性能測試標準。
(五)控制系統(tǒng)
1.PLC 控制系統(tǒng)：實現(xiàn)對各設備的自動化控制，具備參數(shù)設置、運行監(jiān)控、故障報警等功能，確保制備過程穩(wěn)定可靠。
2.數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)：實時采集設備運行參數(shù)與電池性能數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析軟件進行處理與分析，生成測試報告與工藝優(yōu)化建議。
五、系統(tǒng)實驗測試
(一)材料性能測試
對正極材料、負極材料、隔膜等進行物理化學性能測試，如粒度分布、比表面積、孔隙率、離子電導率等測試，評估材料質量。
(二)電極片性能測試
測量電極片的厚度、密度、面電阻、附著力等參數(shù)，進行電極片的充放電測試，驗證電極片制備工藝的合理性。
(三)電芯組裝質量測試
檢查電芯卷繞的平整度、極耳焊接的牢固性、電解液注入量的準確性、封口的密封性等，確保電芯組裝符合要求。
(四)電池性能測試
對制備的圓柱形鋰離子電池進行容量測試、充放電循環(huán)測試、倍率性能測試、高溫性能測試、低溫性能測試、安全性能測試等，全面評估電池性能。
(五)工藝優(yōu)化實驗
根據(jù)電池性能測試結果，調整制備工藝參數(shù)，如材料配比、涂布速度、輥壓壓力、卷繞張力等，重復上述測試過程，直至獲得最佳工藝參數(shù)組合。
六、系統(tǒng)實施與售后服務
（一）系統(tǒng)實施
根據(jù)高校的實際需求和場地條件，進行系統(tǒng)的安裝、調試和部署。為高校提供設備選型建議，確保硬件設施滿足系統(tǒng)運行要求。
（二）培訓服務
成立專業(yè)技術培訓隊伍，為高校教師和學生提供系統(tǒng)培訓。內容包括系統(tǒng)的基本原理、操作使用方法、實驗項目開展流程、常見故障排除等，幫助師生快速掌握系統(tǒng)使用技巧。
（三）售后服務
提供自驗收交付之日起 2 年的免費維護服務。設立專門的服務熱線，及時響應高校的技術咨詢和問題反饋。一般性問題1小時內反饋意見，8小時內解決；復雜問題 3 個工作日內給出解決方案。根據(jù)需要，提供遠程維護或上門服務，并在服務后進行回訪，確保高校滿意。
