S rýchlym rozvojomlítiová batériaV tomto priemysle sa možnosti použitia lítiových batérií neustále rozširujú a stávajú sa nepostrádateľným energetickým zariadením v živote a práci ľudí. Pokiaľ ide o výrobný proces výrobcov lítiových batérií na mieru, proces výroby lítiových batérií zahŕňa najmä ingrediencie, poťahovanie, fóliovanie, prípravu, navíjanie, lúpanie, valcovanie, pečenie, vstrekovanie kvapaliny, zváranie atď. Nasledujúci text predstavuje kľúčové body procesu výroby lítiových batérií. Zložky kladnej elektródy Kladná elektróda lítiových batérií sa skladá z aktívnych materiálov, vodivých činidiel, lepidiel atď. Najprv sa suroviny schvália a vypekajú. Vo všeobecnosti sa vodivé činidlo musí vypekať pri teplote ≈120 ℃ počas 8 hodín a lepidlo PVDF sa musí vypekať pri teplote ≈80 ℃ počas 8 hodín. Či aktívne materiály (LFP, NCM atď.) vyžadujú pečenie a sušenie, závisí od stavu surovín. V súčasnosti sa vo všeobecnosti v dielni na výrobu lítiových batérií vyžaduje teplota ≈40 ℃ a vlhkosť ≤25 % relatívnej vlhkosti. Po dokončení sušenia je potrebné vopred pripraviť lepidlo PVDF (rozpúšťadlo PVDF, roztok NMP). Kvalita lepidla PVDF je rozhodujúca pre vnútorný odpor a elektrický výkon batérie. Medzi faktory, ktoré ovplyvňujú nanášanie lepidla, patrí teplota a rýchlosť miešania. Čím vyššia je teplota, tým žltnutie lepidla ovplyvní priľnavosť. Ak je rýchlosť miešania príliš vysoká, lepidlo sa môže ľahko poškodiť. Špecifická rýchlosť otáčania závisí od veľkosti disperzného disku. Vo všeobecnosti je lineárna rýchlosť disperzného disku 10 – 15 m/s (v závislosti od zariadenia). V tomto čase je potrebné, aby miešacia nádrž zapla cirkulujúcu vodu a teplota by mala byť ≤ 30 °C.

Katódovú suspenziu pridávajte po dávkach. V tomto okamihu je potrebné dbať na poradie pridávania materiálov. Najprv pridajte aktívnu látku a vodivé činidlo, pomaly miešajte a potom pridajte lepidlo. Čas podávania a pomer podávania musia byť tiež prísne dodržané v súlade s výrobným procesom lítiových batérií. Po druhé, rýchlosť otáčania a rýchlosť otáčania zariadenia musia byť prísne kontrolované. Vo všeobecnosti by lineárna rýchlosť disperzie mala byť vyššia ako 17 m/s. To závisí od výkonu zariadenia. Rôzni výrobcovia sa značne líšia. Kontrolujte tiež vákuum a teplotu miešania. V tejto fáze je potrebné pravidelne kontrolovať veľkosť častíc a viskozitu suspenzie. Veľkosť častíc a viskozita úzko súvisia s obsahom pevných látok, vlastnosťami materiálu, postupnosťou podávania a výrobným procesom lítiových batérií. V tomto prípade konvenčný proces vyžaduje teplotu ≤ 30 ℃, vlhkosť ≤ 25 % relatívnej vlhkosti a stupeň vákua ≤ -0,085 MPa. Suspenzia sa prenesie do prepravnej nádrže alebo lakovne. Po premiestnení suspenzie je potrebné ju preosiať. Účelom je filtrovať veľké častice, vyzrážať a odstrániť feromagnetické a iné látky. Veľké častice ovplyvnia povlak a môžu spôsobiť nadmerné samovybíjanie batérie alebo riziko skratu; príliš veľa feromagnetického materiálu v suspenzii môže spôsobiť nadmerné samovybíjanie batérie a iné chyby. Požiadavky na proces tohto výrobného procesu lítiových batérií sú: teplota ≤ 40 °C, vlhkosť ≤ 25 % relatívnej vlhkosti, veľkosť ôk sita ≤ 100 mesh a veľkosť častíc ≤ 15 μm.

Negatívna elektródaZloženie Záporná elektróda lítiovej batérie sa skladá z aktívnej látky, vodivého činidla, spojiva a dispergačného činidla. Najprv si overte suroviny. Tradičný anódový systém je proces miešania na báze vody (rozpúšťadlom je deionizovaná voda), takže neexistujú žiadne špeciálne požiadavky na sušenie surovín. Proces výroby lítiovej batérie vyžaduje vodivosť deionizovanej vody ≤ 1 us/cm. Požiadavky na dielňu: teplota ≤ 40 ℃, vlhkosť ≤ 25 % relatívnej vlhkosti. Príprava lepidla. Po určení surovín sa musí najskôr pripraviť lepidlo (zložené z CMC a vody). V tomto bode sa grafit C a vodivé činidlo nalejú do miešačky na suché miešanie. Odporúča sa nevysávať ani nezapínať cirkulujúcu vodu, pretože častice sa počas suchého miešania vytláčajú, trejú a zahrievajú. Rýchlosť otáčania je nízka, 15 ~ 20 ot./min., cyklus škrabania a mletia je 2-3-krát a interval je ≈ 15 minút. Nalejte lepidlo do miešačky a spustite vysávanie (≤ -0,09 MPa). Stlačte gumu dvakrát pri nízkej rýchlosti 15~20 ot./min., potom upravte rýchlosť (nízka rýchlosť 35 ot./min., vysoká rýchlosť 1200~1500 ot./min.) a nechajte miešať približne 15 minút až 60 minút podľa pokynov výrobcu pre mokrý proces. Nakoniec nalejte SBR do miešača. Odporúča sa miešanie pri nízkej rýchlosti, pretože SBR je polymér s dlhým reťazcom. Ak je rýchlosť otáčania príliš vysoká počas dlhého času, molekulárny reťazec sa ľahko pretrhne a stratí aktivitu. Odporúča sa miešať pri nízkej rýchlosti 35-40 ot./min. a vysokej rýchlosti 1200-1800 ot./min. počas 10-20 minút. Otestujte viskozitu (2000~4000 mPa.s), veľkosť častíc (35um≤), obsah pevných látok (40-70%), stupeň vákua a veľkosť ôk sita (≤100 mesh). Konkrétne procesné hodnoty sa budú líšiť v závislosti od fyzikálnych vlastností materiálu a procesu miešania. Dielňa vyžaduje teplotu ≤30℃ a vlhkosť ≤25 % relatívnej vlhkosti. Povlakovanie katódy Výrobný proces lítiových batérií spočíva v nanášaní alebo striekaní katódovej suspenzie na povrch AB hliníkového zberača prúdu s jednotlivou povrchovou hustotou ≈20 ~ 40 mg/cm2 (typ ternárnej lítiovej batérie). Teplota pece je zvyčajne vyššia ako 4 až 8 uzlov a teplota pečenia každej sekcie sa nastavuje medzi 95 °C a 120 °C podľa skutočných potrieb, aby sa predišlo priečnym trhlinám a kvapkaniu rozpúšťadla počas pečenia. Pomer rýchlosti prenosového valca je 1,1 – 1,2 a poloha medzery sa zužuje o 20 – 30 μm, aby sa predišlo nadmernému zhutneniu polohy štítku v dôsledku chvostovania počas cyklovania batérie, čo môže viesť k zrážaniu lítia. Vlhkosť povlaku ≤2000 – 3000 ppm (v závislosti od materiálu a procesu). Teplota kladnej elektródy v dielni je ≤30 °C a vlhkosť je ≤25 %. Schematický diagram je nasledujúci: Schematický diagram povlakovej pásky

Ten/Tá/Tovýroba lítiových batériíprocespovlak negatívnej elektródyVzťahuje sa na extrúziu alebo striekanie suspenzie zápornej elektródy na povrch AB medeného zberača prúdu. Hustota jedného povrchu ≈ 10~15 mg/cm2. Teplota nanášacej pece má zvyčajne 4-8 sekcií (alebo viac) a teplota pečenia každej sekcie je 80℃~105℃. Dá sa upraviť podľa skutočných potrieb, aby sa predišlo prasklinám pri pečení a priečnym prasklinám. Pomer rýchlosti prenosového valca je 1,2-1,3, medzera je zúžená o 10-15µm, koncentrácia farby je ≤3000ppm, teplota zápornej elektródy v dielni je ≤30℃ a vlhkosť je ≤25%. Po zaschnutí pozitívneho povlaku pozitívnej platne je potrebné bubon v rámci procesu zarovnať. Valec sa používa na zhutnenie elektródovej platne (hmotnosť obväzu na jednotku objemu). V súčasnosti existujú v procese výroby lítiových batérií dve metódy lisovania pozitívnych elektród: lisovanie za tepla a lisovanie za studena. V porovnaní s lisovaním za studena má lisovanie za tepla vyššie zhutnenie a nižšiu mieru odrazu. Proces lisovania za studena je však relatívne jednoduchý a ľahko sa ovláda a kontroluje. Hlavným zariadením valca je dosiahnutie nasledujúcich procesných hodnôt, hustoty zhutnenia, rýchlosti odrazu a predĺženia. Zároveň treba poznamenať, že na povrchu tyče nie sú povolené krehké triesky, tvrdé hrudky, odpadávajúci materiál, zvlnené hrany atď. a v medzerách nie sú povolené zlomy. V tomto prípade je teplota prostredia v dielni: ≤23 ℃, vlhkosť: ≤25 %. Skutočná hustota súčasných konvenčných materiálov:

Bežne používané zhutňovanie:

Rýchlosť odrazu: všeobecná rýchlosť odrazu 2-3 μm

Predĺženie: Kladná elektródová vrstva je vo všeobecnosti ≈1,002

Po dokončení rolovania kladnej elektródy je ďalším krokom rozdelenie celého kusu elektródy na malé pásy rovnakej šírky (zodpovedajúce výške batérie). Pri rezaní venujte pozornosť otrepom na pólovom nástavci. Je potrebné dôkladne skontrolovať pólové nástavce, či nemajú otrepy v smere X a Y pomocou dvojrozmerného zariadenia. Pozdĺžna dĺžka otrepu pri procese Y ≤ 1/2 H hrúbky membrány. Teplota okolia v dielni by mala byť ≤ 23 ℃ a rosný bod ≤ -30 ℃. Výrobný proces záporných elektródových plechov pre lítiové batérie je rovnaký ako pri kladných elektródach, ale návrh procesu je odlišný. Teplota okolia v dielni by mala byť ≤ 23 ℃ a vlhkosť by mala byť ≤ 25 %. Skutočná hustota bežných materiálov záporných elektród:

Bežne používané zhutňovanie negatívnej elektródy: Rýchlosť odrazu: Všeobecný odraz 4-8 μm Predĺženie: Kladná doska vo všeobecnosti ≈ 1,002 Výrobný proces odizolovania kladnej elektródy lítiovej batérie je podobný procesu odizolovania kladnej elektródy a v oboch prípadoch je potrebné kontrolovať otrepy v smere X a Y. Okolitá teplota v dielni by mala byť ≤23 ℃ a rosný bod ≤-30 ℃. Po pripravení kladnej dosky na odizolovanie je potrebné ju vysušiť (120 °C) a potom zvárať a baliť hliníkový plech. Počas tohto procesu je potrebné zvážiť dĺžku výstupkov a šírku výlisku. Ak vezmeme ako príklad dizajn **650 (napríklad batériu 18650), dizajn s odkrytými výstupkami má za cieľ zohľadniť najmä primeranú spoluprácu katódových výstupkov počas zvárania krytky a drážky valca. Ak sú pólové výstupky odkryté príliš dlho, môže počas procesu valcovania ľahko dôjsť ku skratu medzi pólovými výstupkami a oceľovým plášťom. Ak je výstupok príliš krátky, krytku nie je možné spájkovať. V súčasnosti existujú dva typy ultrazvukových zváracích hláv: lineárne a bodové. V domácnostiach sa z dôvodu nadprúdu a pevnosti v zváraní väčšinou používajú lineárne zváracie hlavy. Okrem toho sa na pokrytie spájkovacích výstupkov používa vysokoteplotné lepidlo, najmä aby sa predišlo riziku skratov spôsobených kovovými otrepmi a kovovými úlomkami. Teplota okolia v dielni by mala byť ≤23 ℃, rosný bod ≤ -30 ℃ a obsah vlhkosti v katóde by mal byť ≤500 – 1 000 ppm.

Príprava negatívnej platneZáporný elektródový plech je potrebné vysušiť (105 – 110 °C), potom sa niklové plechy zvárajú a balia. Je potrebné zvážiť aj dĺžku spájkovacej plochy a šírku tvarovania. Teplota okolia v dielni by mala byť ≤ 23 ℃, rosný bod ≤ -30 ℃ a obsah vlhkosti v zápornej elektróde by mal byť ≤ 500 – 1 000 ppm. Navíjanie spočíva v navíjaní separátora, plechu kladnej elektródy a plechu zápornej elektródy do železného jadra pomocou navíjacieho stroja. Princípom je obaliť kladnú elektródu zápornou elektródou a potom oddeliť kladnú a zápornú elektródu pomocou separátora. Keďže záporná elektróda tradičného systému je riadiacou elektródou batérie, jej kapacita je vyššia ako kapacita kladnej elektródy, takže počas formovacieho nabíjania sa Li+ kladnej elektródy môže uložiť do „voľného miesta“ zápornej elektródy. Pri navíjaní je potrebné venovať osobitnú pozornosť napätiu vinutia a usporiadaniu pólových nástavcov. Príliš malé napätie vinutia ovplyvní vnútorný odpor a rýchlosť vkladania puzdra. Nadmerné napätie môže viesť k riziku skratu alebo odštiepenia. Zarovnanie sa vzťahuje na relatívnu polohu zápornej elektródy, kladnej elektródy a separátora. Šírka zápornej elektródy je 59,5 mm, kladnej elektródy je 58 mm a separátora je 61 mm. Všetky tri elektródy sú počas prehrávania zarovnané, aby sa predišlo riziku skratu. Napätie vinutia je vo všeobecnosti medzi 0,08-0,15 MPa pre kladný pól, 0,08-0,15 MPa pre záporný pól, 0,08-0,15 MPa pre hornú membránu a 0,08-0,15 MPa pre spodnú membránu. Konkrétne nastavenia závisia od zariadenia a procesu. Okolitá teplota v tejto dielni je ≤23 ℃, rosný bod je ≤-30 ℃ a obsah vlhkosti je ≤500-1000 ppm.

Pred inštaláciou jadra batérie v puzdre do puzdra je potrebný Hi-Pot test 200~500V (na overenie, či je vysokonapäťová batéria skratovaná) a pred inštaláciou do puzdra je potrebné aj vysávanie na ďalšiu kontrolu prachu. Tri hlavné kontrolné body lítiových batérií sú vlhkosť, otrepy a prach. Po dokončení predchádzajúceho procesu vložte spodné tesnenie do spodnej časti jadra batérie, ohnite kladnú elektródovú fóliu tak, aby jej povrch smeroval k otvoru vinutia jadra batérie, a nakoniec ju vertikálne vložte do oceľového alebo hliníkového puzdra. Ako príklad vezmime typ 18650, vonkajší priemer ≈ 18 mm + výška ≈ 71,5 mm. Ak je prierez navinutého jadra menší ako vnútorný prierez oceľového puzdra, miera vloženia oceľového puzdra je približne 97 % až 98,5 %, pretože je potrebné zohľadniť hodnotu odrazu pólového nástavca a stupeň prenikania kvapaliny počas neskoršieho vstrekovania. Rovnaký proces ako pri povrchovej podložke zahŕňa montáž vrchnej podložky. Teplota okolia v dielni by mala byť ≤23 ℃ a rosný bod ≤ -40 ℃.

ValcovanieDo stredu spájkovacieho jadra sa vloží spájkovací kolík (zvyčajne vyrobený z medi alebo zliatiny). Bežne používané zváracie kolíky majú rozmer Φ2,5*1,6 mm a zváracia sila zápornej elektródy by mala byť ≥12N, aby bola kvalifikovaná. Ak je príliš nízka, ľahko dôjde k virtuálnemu spájkovaniu a nadmernému vnútornému odporu. Ak je príliš vysoká, ľahko sa odvarí vrstva niklu na povrchu oceľového plášťa, čo vedie k spájkovaným spojom a skrytým nebezpečenstvám, ako je hrdza a únik. Jednoduché pochopenie valcovanej drážky spočíva v upevnení navinutého jadra batérie na puzdre bez otrasov. Pri výrobnom procese tejto lítiovej batérie by sa mala venovať osobitná pozornosť zhode rýchlosti priečneho pretláčania a rýchlosti pozdĺžneho lisovania, aby sa predišlo rezaniu puzdra príliš vysokou priečnou rýchlosťou a aby sa vrstva niklu zo zárezu neodlepila, ak je pozdĺžna rýchlosť príliš vysoká, alebo by sa ovplyvnila výška zárezu a tým aj tesnenie. Je potrebné skontrolovať, či procesné hodnoty hĺbky drážky, predĺženia a výšky drážky zodpovedajú normám (praktickými a teoretickými výpočtami). Bežné veľkosti varných dosiek sú 1,0, 1,2 a 1,5 mm. Po dokončení valcovania drážky je potrebné celý stroj opäť povysávať, aby sa predišlo kovovým úlomkom. Stupeň vákua by mal byť ≤ -0,065 MPa a čas vákuovania by mal byť 1 ~ 2 s. Požiadavky na okolitú teplotu v tejto dielni sú ≤ 23 ℃ a rosný bod ≤ -40 ℃. Vypaľovanie jadier batérií Po valcovaní a drážkovaní valcových plechov batérií je ďalším veľmi dôležitým procesom výroby lítiových batérií: pečenie. Počas výroby batériových článkov sa zavádza určité množstvo vlhkosti. Ak sa vlhkosť nedá kontrolovať v rámci štandardného časového rozsahu, bude to vážne ovplyvnené výkonom a bezpečnosťou batérie. Na pečenie sa vo všeobecnosti používa automatická vákuová pec. Články sa úhľadne usporiadajú na pečenie, do pece sa vloží vysúšadlo, nastaví sa parametre a teplota sa zvýši na 85 °C (ako príklad vezmime lítium-železitophosfátové batérie). Nasledujú normy pečenia pre niekoľko rôznych špecifikácií batériových článkov:

Vstrekovanie kvapalinyVýrobný proces lítiových batérií zahŕňa testovanie vlhkosti vypálených článkov batérie. Až po dosiahnutí predchádzajúcich štandardov pečenia môžete prejsť na ďalší krok: vstreknutie elektrolytu. Vypálené batérie rýchlo vložte do vákuovej rukavicovej skrinky, odvážte a zaznamenajte hmotnosť, nasaďte vstrekovaciu nádobku a pridajte do nádobky navrhované množstvo elektrolytu (zvyčajne sa vykonáva test batérie ponorenej do kvapaliny: batéria sa vloží do stredu nádobky). Jadro batérie vložte do elektrolytu, namočte ho na určitý čas, otestujte maximálnu absorpčnú kapacitu kvapaliny batérie (zvyčajne naplňte kvapalinu podľa experimentálneho objemu), vložte ju do vákuovej skrinky na vákuum (stupeň vákua ≤ -0,09 MPa) a urýchlite prenikanie elektrolytu do elektródy. Po niekoľkých cykloch vyberte časti batérie a odvážte ich. Vypočítajte, či vstreknutý objem spĺňa navrhovanú hodnotu. Ak je menší, je potrebné ho doplniť. Ak je ho priveľa, jednoducho vylejte prebytočný objem, kým nesplníte konštrukčné požiadavky. Prostredie rukavicovej skrinky vyžaduje teplotu ≤23 ℃ a rosný bod ≤ -45 ℃.

ZváraniePočas tohto procesu výroby lítiových batérií by sa mal kryt batérie vopred umiestniť do priehradky na rukavice a kryt batérie by sa mal jednou rukou upevniť na spodnej strane formy superzváračky a druhou rukou držať jadro batérie. Zarovnajte kladný pól článku batérie s koncovým pólom krytu. Po overení, či je kladný pól zarovnaný s koncovým pólom uzáveru, stlačte ultrazvukovú zváračku. Potom stlačte nožný spínač zváračky. Následne by sa mala batériová jednotka dôkladne skontrolovať, aby sa skontroloval zvárací účinok spájkovaných výstupkov.

Sledujte, či sú spájkovacie výstupky zarovnané.

Jemne potiahnite za spájkovaciu úchytku, aby ste zistili, či je uvoľnená.

Batérie, ktorých kryt batérie nie je pevne zvarený, je potrebné znovu zvariť.