Manual complet pentru procesul de producție a bateriilor cu litiu

Manual complet pentru procesul de producție a bateriilor cu litiu

Bateriile cu ioni sunt un sistem complex care include electrod pozitiv, electrod negativ, separator, electrolit, colector de curent și liant, agent conductor, etc. Reacțiile implicate includ reacții electrochimice ale electrozilor pozitivi și negativi, conducție de ioni de litiu și electroni și difuzia căldurii. Procesul de producție al bateriilor cu litiu este relativ lung, implicând peste 50 de procese.

Bateriile cu litiu pot fi împărțite în baterii cilindrice, baterii pătrate și baterii soft pack în funcție de forma lor, cu anumite diferențe în procesele de producție. Cu toate acestea, în general, procesul de fabricare a bateriilor cu litiu poate fi împărțit în procesul frontal (fabricarea electrozilor), procesul de mijloc (sinteza celulelor) și procesul posterior (formare și ambalare). Datorită cerințelor ridicate de performanță de siguranță ale bateriilor litiu-ion, există cerințe extrem de ridicate pentru precizia, stabilitatea și nivelul de automatizare al echipamentelor cu litiu-ion în procesul de fabricare a bateriilor.

Echipamentul cu baterii cu litiu este un echipament de proces care utilizează procese comandate pentru fabricarea de materii prime, cum ar fi materiale pentru electrozi pozitivi și negativi, materiale de separare și electroliți. Echipamentul bateriilor cu litiu are un impact semnificativ asupra performanței și costului bateriilor cu litiu și este unul dintre factorii determinanți. Conform diferitelor fluxuri de proces, echipamentele bateriilor cu litiu pot fi împărțite în echipamente front-end, echipamente intermediare și echipamente back-end. În linia de producție a bateriilor cu litiu, valoarea echipamentelor front-end, mid-stage și back-end reprezintă aproximativ 4:3:3.

Scopul de producție al procesului anterior este de a finaliza fabricarea plăcilor cu electrozi (pozitive și negative). Procesul principal al etapei anterioare include amestecarea, acoperirea, rularea, tăierea, felierea și tăierea cu matriță. Echipamentele implicate includ în principal: mixer, mașină de acoperire, presă cu role, mașină de tăiat, mașină de feliere, mașină de tăiat etc.

Amestecarea nămolului (echipament utilizat: mixer în vid) este de a amesteca uniform materialele pozitive și negative ale bateriei cu stare solidă și apoi adăugați solvent pentru a le amesteca în suspensie. Amestecarea nămolului este punctul de pornire al procesului anterior și fundația pentru finalizarea proceselor ulterioare de acoperire, laminare și alte procese.

Acoperirea (echipamentul utilizat: mașina de acoperire) este de a acoperi uniform suspensia amestecată pe folia de metal și de a o usca pentru a face plăci pozitive și negative. Ca veriga centrală a procesului anterior, calitatea execuției procesului de acoperire afectează profund consistența, siguranța și durata de viață a bateriei finite. Prin urmare, mașina de acoperire este cel mai valoros echipament din procesul anterior.

Presarea cu role (echipament utilizat: presa cu role) este pentru a compacta și mai mult electrodul acoperit, crescând astfel densitatea de energie a bateriei. Planeitatea electrodului laminat afectează direct efectul de procesare al procesului de tăiere ulterior, iar uniformitatea substanțelor active din electrod afectează indirect și performanța celulei bateriei.

Despicarea (echipament utilizat: mașină de tăiat) este procesul de tăiere continuă a unei bobine late de bucăți de poli în mai multe bucăți înguste de lățimea necesară. Ruperea plăcii electrodului în timpul tăierii este cauzată de acțiunea de forfecare, iar netezimea marginii după tăiere (fără bavuri sau flambaj) este cheia pentru evaluarea performanței mașinii de tăiere.

Producția (echipament utilizat: mașină de producție) include sudarea urechilor de electrod ale pieselor de electrod tăiate, aplicarea benzii de protecție, înfășurarea urechilor electrodului cu lipici sau utilizarea tăierii cu laser pentru a forma urechile electrodului, care pot fi utilizate pentru procesele de bobinare ulterioare. Tăierea (echipament utilizat: mașină de tăiat) este procesul de perforare și formare a plăcilor polare acoperite pentru procesele ulterioare.

Scopul de producție al procesului mediu este de a finaliza fabricarea celulelor bateriei. Există diferențe în foaia de parcurs tehnologică și echipamentele liniei de producție ale procesului mediu al diferitelor tipuri de baterii cu litiu. Esența procesului intermediar este procesul de asamblare, în special asamblarea ordonată a plăcilor de electrozi (pozitive și negative) realizate din procesul anterior cu diafragma și electrolitul. Datorită structurilor diferite de stocare a energiei bateriilor pătrate (rula), cilindrice (rula) și flexibile (stratificate), există diferențe evidente în foaia de parcurs tehnologică și echipamentele liniei de producție ale diferitelor tipuri de baterii cu litiu în procesul de mijloc. Mai exact, procesele principale ale etapei de mijloc a bateriilor pătrate și cilindrice includ înfășurarea, injecția de lichid și ambalarea. Echipamentele implicate includ în principal: mașină de bobinat, mașină de injecție de lichid, echipamente de ambalare (mașină de introducere a carcasei, mașină de rulare cu caneluri, mașină de etanșare, mașină de sudură), etc; Procesul principal al etapei de mijloc a bateriei pachetului moale include laminarea, injecția de lichid și ambalarea, iar echipamentul implicat include în principal mașină de laminare, mașină de injecție de lichid, echipamente de ambalare etc.

Înfășurarea (echipament utilizat: mașină de bobinat) este procesul de înfășurare a plăcilor cu electrozi produse prin procesul de producție sau mașina de bobinat de tăiat cu matriță în celule de baterie litiu-ion, utilizate în principal pentru producția de baterii litiu-ion pătrate și circulare. Mașina de bobinat poate fi împărțită în două categorii: mașină de bobinat pătrată și mașină de bobinat cilindric, care sunt utilizate, respectiv, pentru producția de baterii cu litiu pătrate și cilindrice. În comparație cu înfășurarea cilindrică, procesul de înfășurare pătrată are cerințe mai mari pentru controlul tensiunii, astfel încât dificultatea tehnică a mașinii de înfășurare pătrată este mai mare.

Laminarea (echipament utilizat: mașină de laminare) este procesul de stivuire a plăcilor de electrozi individuale produse în timpul procesului de tăiere cu matriță în celule de baterie litiu-ion, utilizate în principal pentru producția de baterii soft pack. În comparație cu celulele pătrate și cilindrice, celulele soft pack au avantaje semnificative în ceea ce privește densitatea energiei, siguranță și performanța de descărcare. Cu toate acestea, finalizarea unei singure sarcini de stivuire de către o mașină de laminare implică mai multe subprocese în colaborare cu mecanisme paralele și complexe, iar îmbunătățirea eficienței stivuirii necesită abordarea unor probleme complexe de control dinamic; Viteza mașinii de bobinat este direct legată de eficiența înfășurării, iar mijloacele de îmbunătățire a eficienței sunt relativ simple. În prezent, există un decalaj în eficiența producției și randament între celulele laminate și celulele plăgilor.

Mașina de injectare de lichid (echipament utilizat: mașină de injecție de lichid) este utilizată pentru a injecta cantitativ electrolitul bateriei în celulă.

Ambalarea celulelor (folosind echipamente cum ar fi mașina de introducere a carcasei, mașina de rulare cu caneluri, mașina de etanșare, mașina de sudură) implică plasarea miezului bobinei în carcasa celulei.

Scopul de producție al etapei ulterioare a procesului este de a finaliza transformarea în ambalaj. Începând cu etapa de mijloc, structura funcțională a celulei bateriei cu litiu a fost formată, iar semnificația ultimei etape este de a o activa, de a fi supusă testării, sortării și asamblarii și de a forma un produs de baterie cu litiu sigur și stabil. Principalele procese ale etapei ulterioare a procesului includ: formarea, separarea, testarea, sortarea etc. Echipamentele implicate includ în principal: motoare de încărcare și descărcare, echipamente de testare etc.

Formarea (folosind un motor de încărcare și descărcare) este procesul de activare a celulei bateriei prin prima încărcare, în timpul căruia pe suprafața electrodului negativ este generată o peliculă de pasivare eficientă (film SEI) pentru a realiza „inițializarea” bateriei cu litiu. Capacitatea de împărțire (echipament folosit: motor de încărcare și descărcare), cunoscută și sub denumirea de „capacitate de analiză”, se referă la procesul de încărcare și descărcare a celulei bateriei convertite conform standardelor de proiectare pentru a măsura capacitatea celulei bateriei. Procesul de încărcare și descărcare al celulei bateriei se desfășoară prin procesul de formare și separare a capacității, astfel încât motorul de încărcare și descărcare este cel mai frecvent utilizat echipament de bază din spate. Unitatea minimă de lucru a unui motor de încărcare și descărcare este „canalul”. O „unitate” (CUTIE) este compusă din mai multe „canale”, iar mai multe „unități” sunt combinate pentru a forma un motor de încărcare și descărcare.

Testarea (echipamentul utilizat: echipamentul de testare) trebuie efectuat înainte și după încărcare, descărcare și odihnă; Sortarea se referă la clasificarea și selecția bateriilor care au fost formate și împărțite în funcție de anumite standarde pe baza rezultatelor detectării. Semnificația procesului de detectare și sortare nu este doar eliminarea produselor necalificate, ci și pentru că în aplicațiile practice ale bateriilor litiu-ion, celulele sunt adesea combinate în paralel sau în serie. Prin urmare, selectarea celulelor cu performanțe similare poate ajuta la obținerea performanței generale optime a bateriei.

Producția de baterii cu litiu nu poate fi separată de echipamentele de producție a bateriilor cu litiu. Pe lângă materialele folosite în baterie în sine, procesul de fabricație și echipamentele de producție sunt factori importanți care determină performanța bateriei. În primele zile, echipamentul bateriilor cu litiu din China se baza în principal pe importuri. După câțiva ani de dezvoltare rapidă, companiile chineze de echipamente pentru baterii cu litiu au depășit treptat companiile de echipamente japoneze și coreene în ceea ce privește tehnologia, eficiența, stabilitatea și alte aspecte și au avantaje în ceea ce privește rentabilitatea, întreținerea post-vânzare și alte aspecte. În prezent, un grup de întreprinderi interne de echipamente pentru baterii cu litiu a fost format și a devenit o carte de vizită pentru echipamentele de vârf ale Chinei care intră pe piața internațională. Odată cu alianța verticală și extinderea în străinătate a liderilor bateriilor cu litiu, echipamentele bateriilor cu litiu au beneficiat de expansiunea în aval și au inaugurat o nouă perioadă de oportunități de creștere rapidă.