Cum sunt fabricate bateriile?

Cum sunt fabricate bateriile?

În calitate de operator de energie electrică în noua eră energetică, procesul de producție al bateriilor de litiu integrează realizările de top ale științei materialelor, fabricației de precizie și tehnologiei inteligente. Din perspectiva întregului lanț de industrie, acest articol analizează profund procesul de producție complet al bateriilor de litiu de la „pulbere” la „celula bateriei”, care acoperă legături cheie, cum ar fi prepararea materialelor, acoperirea electrodului, asamblarea celulelor bateriei și testarea de formare și combină parametrii procesului și selecția echipamentelor pentru a vă ajuta să stăpâniți logica de bază a producției de baterii de litiu.

70% din performanța bateriilor cu litiu este determinată de materiile prime. Raportul și pretratarea materialelor active pozitive și negative, agenții conductori și lianții sunt punctul de plecare al procesului de fabricație.

1.1 Pregătirea materialelor cu electrozi pozitivi

• Amestecarea materiei prime: Oxidul de cobalt de litiu (LCO), fosfat de fier de litiu (LFP) sau material tern (NCM) este utilizat ca matrice și amestecat cu agenți conductori (cum ar fi supraconductor negru de carbon) și lianți (PVDF) în proporție.
• Pregătirea soluției de lipici: Când utilizați procesul umed, PVDF trebuie să fie dizolvat în N-metilpirolidona (NMP) pentru a forma o soluție de lipici cu vâscozitate stabilă (interval de vâscozitate 2000-4000 MPA · s).
• Dispersie în suspensie: Dispersia de mare viteză este efectuată de un mixer planetar sub vid (mai mic sau egal cu -0. 085MPa) pentru a asigura o distribuție uniformă a substanțelor active (dimensiunea particulelor mai mică sau egală cu 15μm).

1.2 Pregătirea materialelor cu electrozi negativi

• Pretratarea grafitului: Grafitul natural\/artificial este amestecat cu agent conductiv (nanotuburi de carbon) și liant (SBR, CMC) după frezare și screening cu bile și un solvent apos (conductivitate deionizată a apei mai mică sau egală cu 1μs\/cm).
• Controlul stabilității suspensiei: Ruperea moleculară cu lanț lung este evitată prin amestecarea etapizată (amestecare uscată → amestecare umedă → adăugare SBR), iar vâscozitatea este controlată la 2000-4000 MPA · s.

Echipament cheie: Mașină de amestecare în vid, Nano Sand Mill, Ultrasonic Disperser.

Acoperirea este procesul principal de transformare a suspensiei în foi de electrod, ceea ce afectează în mod direct densitatea energetică și durata de viață a ciclului bateriei.

2.1 Clasificarea proceselor de acoperire

• Acoperire lamă:Potrivit pentru suspensie cu conținut solid ridicat (conținut solid de electrod pozitiv 60-70%), precizie de grosime de acoperire ± 1μm.
• Acoperire de extrudare a fantei:Folosit pentru acoperirea ultra-subțire (densitatea de suprafață negativă a electrodului 8-12 mg\/cm²), uniformitatea marginii de ± 0. 2mm.

2.2 Controlul parametrilor de uscare

• Coacerea pozitivă a electrodului:Proiectare a zonei de temperatură cu mai multe etape (95-120 grad), reziduuri de solvent mai puțin sau egal cu 2000 ppm, pentru a preveni fisurarea și „efectul de coajă de portocală”.
• Coacerea electrodului negativ:Uscarea la temperatură scăzută (80-105 grad), evitați oxidarea grafitului, controlul umidității mai mic sau egal cu 3000 ppm.

Dificultăți tehnice: subțierea marginii foii de electrod (subțierea electrodului pozitiv 20-30 μm, electrod negativ 10-15 μm), pentru a preveni concentrația de tensiune în zona urechii și a provoca precipitații de litiu.

Electrodul acoperit trebuie să fie compactat, tăiat și sudare în fila bateriei pentru a forma un ansamblu standardizat de electrod.

3.1 Proces de rulare

• Apăsare la rece și apăsare fierbinte:Presarea la cald (80-120 grad) poate crește densitatea de compactare (LFP atinge 2. 4-2. 6G\/cm³) și reduce rata de revenire (electrod pozitiv mai mic sau egal cu 3μm).
• Controlul alungitării:Electrod pozitiv mai mic sau egal cu {{0}}. 2%, electrod negativ mai mic sau egal cu 0,12%, pentru a evita ruperea în timpul înfășurării.

3.2 Sliting și Sudarea filelor

• Detectarea Burrului de tăiere:Se utilizează un instrument de măsurare a elementului secundar laser, înălțimea burr mai mică sau egală cu grosimea diafragmei de 1\/2 (cum ar fi 20μm diafragmă, burr mai mică sau egală cu 10μm).
• Sudarea cu ultrasunete:Rezistența pozitivă de sudare a urechii de aluminiu din aluminiu mai mare sau egală cu 8N\/mm², urechea negativă a polului de nichel folosește capul de sudură liniar pentru a preveni deteriorarea supracurentului.

Echipament cheie:Presă cu role de înaltă precizie,Mașină de tăiere a electrodului, Mașină de sudare a filei bateriei.

Proiectarea precisă a laminării foilor de electrod și a diafragmelor este garanția principală a siguranței celulelor bateriei și a densității energetice.

4.1 Procesul de înfășurare

• Controlul tensiunii:Tensiunea pozitivă a electrodului {{0}}. 08-0. 15mpa, diferența de tensiune diafragmă mai mică sau egală cu 0,03mpa, pentru a preveni ridurile și centurile rupte.
• Precizia alinierii:Lățimea negativă a electrodului> electrod pozitiv 1,5 mm (cum ar fi electrodul pozitiv 58mm și electrodul negativ 59,5 mm), abaterea de centrare a diafragmei mai mică sau egală cu ± 0. 3mm.

4.2 Shelling și injecție de lichid

• Uscare în vid:80 de grade de coacere timp de 4 ore, conținut de umiditate mai mic sau egal cu 500 ppm, pentru a evita descompunerea electrolitului.
• Injecție de electroliți:Protecția cu azot în cutia de mănuși (conținut de oxigen mai mic sau egal cu 1 0 ppm), eroare de cantitate de injecție mai mică sau egală cu ± 0,1g, timp de imersiune mai mare sau egal cu 8 ore.

Descoperire tehnică:Procesul de stivuire înlocuiește înfășurarea (cum ar fi bateria lamei), rata de utilizare a spațiului a crescut cu mai mult de 15%.

Celula bateriei trebuie să fie supusă procesării complexe, cum ar fi formarea, divizarea capacității și îmbătrânirea înainte de a putea fi transformată într -un produs finit calificat.

5.1 Procesul de formare

• Prima încărcare și descărcare:0. 02c Activare curentă mică (tensiune 3. 0-4. 2V), temperatura de formare a filmului SEI este controlată la 25 ± 2 grade.
• Tratament de evacuare:presurizare la temperatură ridicată (6 0 grad \/0,5MPa) pentru a descărca gaz rezidual și a reduce rata de expansiune.

5.2 Gradarea capacității și screeningul

• Gradarea capacității:0. 5C Ciclul de încărcare și descărcare, abaterea capacității mai mică sau egală cu ± 3%, diferența de rezistență internă mai mică sau egală cu 5%.
• K Test de valoare:Scăderea de tensiune mai mică sau egală cu 5mV după ce a stat timp de 72 de ore, screening celulele anormale de baterii auto-descărcare.

Upgrade inteligent:Sistemul de inspecție vizuală AI atinge o rată de detectare a defectelor pieselor pol (pete negre, zgârieturi) mai mari sau egale cu 99,9%.

„Gradarea capacității: În timpul procesului de fabricație al bateriilor, din motive de proces, capacitatea reală a bateriei nu poate fi complet consecventă. Procesul de clasificare a bateriilor prin capacitate prin anumite teste de încărcare și descărcare folosindEchipament de testare a descărcării baterieise numește gradarea capacității. "

Omogenizare a materialului electrod pozitiv și negativ ➯ Acoperirea electrodului ➯ Rolling Electrod ➯ SLITAREA ELECTRODULUI ➯ Uscarea electrodului ➯ înfășurare a electrodului ➯ Introducerea ruloului de jeleu în poate ➯ sudare negativă a electrodului ➯ CASE Grooving ➯ sudare a capacului ➯ Durarea vidului ➯ Electrolyte Injection ➯ Difuzie electrolyte ➯ Sealerea bateriei ➯Battery Formation Electrolyt

"Formarea bateriei:După ce bateria asamblată este oferită de un anumit curent, materialele active ale electrozilor pozitivi și negativi ai bateriei sunt stimulate, iar în sfârșit, procesul electrochimic care face ca bateria să aibă capacitatea de descărcare se numește formare. Bateria poate fi folosită doar ca sursă de alimentare după formare. "

Producția de baterii cu litiu trebuie să țină seama de eficiență și durabilitate, iar gestionarea cu buclă închisă este necesară de la recuperarea prafului la tratarea apelor uzate.

6.1 Sistem de recuperare a prafului

• Praf pozitiv de electrod:Eliminarea prafului de pungă + adsorbția de carbon activată, rata de recuperare mai mare sau egală cu 98%.
• Recuperare NMP:Purificarea turnului de distilare, rata de reutilizare a solventului mai mare sau egală cu 95%.

6.2 Tratamentul apelor uzate

• Apele uzate care conțin fluor:Precipitații chimice + tratament cu osmoză inversă, concentrație de ioni de fluor mai mic sau egal cu 10mg\/L.
• Nămol de grafit:Calcinarea temperaturii ridicate pentru a prepara grafitul reciclat, rata de utilizare a resurselor mai mare sau egală cu 80%.

Procesul bateriei în stare solidă:Tehnologia electrodului uscat elimină utilizarea solvenților și reduce consumul de energie cu 40%.
Fabricare extremă:4680 celulă cilindrică mare cu design cu urechea completă, ciclul de producție este crescut la 300 ppm.
Digital Twin:Simularea virtuală a întregului proces de la dispersia suspensiei la formare, reducerea costurilor de încercare și eroare cu 70%.
De la dispersia materialelor la scară nano până la un control inteligent al calității, fabricarea bateriilor de litiu este o simfonie precisă care acoperă nivelurile micro și macro.