En el nuevo campo de energía de hoy, las baterías eléctricas de iones de litio juegan un papel fundamental. Su proceso de producción implica numerosos procedimientos complejos. Desde la fabricación de celdas hasta el ensamblaje de la batería, cada paso es crucial para el rendimiento, la seguridad y la confiabilidad de la batería. Hoy, profundicemos profundamente en este misterioso y crucial proceso de producción del ensamblaje de la batería.
Fabricación celular: construcción meticulosa
1. Preparación de la suspensión de materiales activos - proceso de mezcla
El primer paso en la producción de baterías es mezclar. Los materiales activos (polvo), aglutinante y aditivo conductor se mezclan uniformemente en una suspensión uniforme con un disolvente en una batidora de vacío. Este paso requiere un control de precisión de las relaciones de materia prima, los pasos de mezcla con los tiempos establecidos y las duraciones de la mezcla. El entorno de producción y el espacio de trabajo requieren control de polvo a nivel de un taller estéril sin polvo de grado médico. Esto garantiza la calidad de la lechada y la tasa de aprobación del producto terminado.
2. Recubrimiento de la lechada en el proceso de aluminio de cobre
El recubrimiento de la pieza del polo es un proceso que implica recubrir uniformemente la suspensión uniformemente mezclada en el colector de corriente mientras se seca el solvente orgánico en la lechada. Esto requiere una precisión y velocidad extremadamente altas. La consistencia del recubrimiento afecta directamente el rendimiento de la batería; Un recubrimiento inconsistente hará que el rendimiento de la batería disminuya. El control de la temperatura de secado del recubrimiento, la densidad de la superficie de recubrimiento, el tamaño del recubrimiento y el espesor de recubrimiento afectará la calidad, la capacidad y la consistencia de la batería, así como los posibles riesgos de seguridad. Además, al recubrir la lámina de cobre, es crucial asegurarse de que no haya partículas, guarniciones o polvo incluido en el proceso de recubrimiento para evitar los riesgos de seguridad.
3. Rolling fino para dar forma a la base de la celda: rodar y cortar
Los procesos de rodamiento y corte son extremadamente importantes en la fabricación de baterías de litio ultrafinas. El concepto fundamental involucrado es la aplicación de presión uniforme y controlada a través de un sistema de rodadura altamente diseñado para crear capas uniformes y compactadas de materiales activos, aditivos conductores, etc., en un colector de corriente (por ejemplo, lámina de aluminio o lámina de cobre). Al mismo tiempo, el mecanismo de corte puede cortar limpiamente la pieza de polo sincrónicamente durante el proceso de rodadura, respetando por los estándares de tamaño especificados, asegurando así que cada unidad de pieza de polo se produce con las mismas especificaciones y estándares de calidad.
La clave para entregar piezas de polo de calidad durante el proceso de rodadura es administrar y controlar la presión de rodadura. La calidad del equipo de corte afectará significativamente los resultados de corte y la calidad del borde. También se debe tener en cuenta que se producirá una pequeña cantidad de polvo y objetos extraños como parte de los procesos de rodamiento y corte. Si el polvo y los materiales extraños se incorporan en los materiales de la pieza de polo que componen la (s) hoja (s) de electrodos, podrían surgir problemas de rendimiento, incluido el potencial de acortamiento interno basado en series en la batería, con un impacto drástico y peligroso en el rendimiento general y la seguridad de la batería. En consecuencia, habrá una necesidad de que el equipo de la línea de ensamblaje de la batería de iones de litio incluya un sistema efectivo de recolección de polvo, con regulaciones para procesos de limpieza y entornos de producción controlados para garantizar que las láminas cargadas de piezas de polo, mientras se producen con precisión, se producen limpios de cualquier material extraño y partículas de polvo.
4. Formando el "embrión" de la célula - procesos de devanado y apilamiento
El devanado se refiere al proceso en el que una combinación de separadores y piezas de poste se enrolla en una forma cilíndrica (o cualquier otra forma), ya sea en serie o paralela, con un orden específico, para crear un "prototipo" de celda desnuda, mientras se gestiona y controlan la tensión, la velocidad de ambos productos y la construcción general. La característica principal de la celda o el prototipo desnudo es crear una ruta de corriente continua que ayude al movimiento de iones, así como permite el uso de la anisotropía de los materiales para ayudar a aumentar la densidad de energía general. Existen desafíos para el devanado, como la posibilidad de la concentración de tensión de borde que afectan la vida del ciclo, y la falta de un devanado impactando la consistencia y la seguridad del rendimiento.
El apilamiento se refiere a la pila alterna de piezas de poste y separadores en capas, exactamente posicionada y orientada con unión de alta calidad de cada capa posible utilizando equipos diseñados para la coincidencia. Las dos ventajas clave del apilamiento son la posibilidad de una larga vida útil del ciclo y la capacidad de diseñar la forma y el tamaño de la celda para ser diseñado a medida si es necesario. Los principales desafíos del apilamiento son la velocidad de producción potencialmente menor y el potencial de más puntos de soldadura en las pestañas.
El devanado y el apilamiento son métodos importantes para crear la estructura central de la célula, y ambos afectan significativamente el rendimiento. Ambos métodos tienen características y escenarios únicos para la producción celular, y ambos tienen direcciones para las perspectivas de tecnología de producción técnica y mejorada.
Proceso de devanado:
Dentro de la cadena de producción de baterías de iones de litio, la línea de ensamblaje para una batería funciona como una arteria que funciona con precisión, mientras que el proceso de devanado sirve como un artesano altamente calificado. Emprende un papel clave en el que la lámina de electrodo positiva, la lámina de electrodo negativa y la membrana separadora se combinan magistralmente de manera crítica. En los pasos generales del proceso del ensamblaje de la batería, da forma correctamente la forma embrionaria de la celda de la batería, estableciendo así una base sólida para la construcción de un paquete de baterías de iones de litio completamente funcionamiento y eficiente.
Este proceso presenta un paso clave en el nacimiento de la célula. Enrolla las piezas de polo y las membranas separadoras adecuadamente preparadas en una configuración y secuencia específicas, como tejer una "casa de capullo" de energía fuertemente enrollada. Esto establece el marco básico de la batería para la carga y descarga posteriores.
El equipo de devanado adopta un proceso de automatización avanzado y puede controlar con precisión la velocidad, la tensión y la alineación del devanado. El equipo de devanado también contiene un dispositivo de inspección visual CCD, que puede determinar automáticamente y finalmente la colocación general de la pieza de polo, la superposición de la membrana del separador y el diámetro de devanado, entre otros parámetros, en tiempo real.
5. Eliminación de la humedad y la vida activada: hornear e inyectar
Se requiere el proceso de cocción para eliminar la humedad de la celda de la batería. El proceso de hornear utiliza alta temperatura para expulsar la humedad. Expertar la humedad sin permitir que reaccione con el electrolito y afecte el rendimiento de la batería, la temperatura controlada, el tiempo, la humedad y el flujo de aire se utilizan con un horno que actúa como la masa térmica, permitiendo efectivamente que un estado estable hornee y luego realice los otros procesos. En general, la hornear ayudará a reducir la autolargo, aumentar y promover la vida del ciclo.
El proceso de inyección electrolítica (formación) ocurre en un entorno limpio y tiene un sistema de medición de alto volumen y velocidad que se utilizará durante el proceso de inyección. Se inyecta un disolvente orgánico que contiene sales de litio en la batería de la celda, convirtiendo esencialmente la celda de la batería de una unidad pasiva a una unidad activa con capacidades de almacenamiento de energía y liberación. El electrolito es el medio para el movimiento de iones; Por lo tanto, la composición de electrolitos tendrá un impacto en el rendimiento electroquímico de la batería. Parte del proceso es optimizar la película SEI a través de reacciones con el material de electrodo incorporado después de inyectar el material electrolítico, llevando el rendimiento de la batería al siguiente nivel.
Los procesos de cocción e inyección están trabajando claramente en conjunto entre sí al mismo tiempo. Son elementos clave para mantener baterías de alto rendimiento, larga vida útil, rendimiento de seguridad y son clave para la calidad de la producción de baterías.
6. Abrir el armario del extremo de la celda de la batería y tomar los primeros pasos para el viaje de la energía de la batería - proceso de formación y calificación
Formas. Abrir el armario al extremo de la celda de la batería y comenzar el viaje de energía de la batería.
Objetivo central del proceso de formación.
El proceso de formación es un enlace clave en la producción de baterías de iones de litio. Su objetivo principal es crear una película SEI en la superficie del electrodo negativo durante el primer ciclo de descarga de carga. La película SEI tiene excelentes habilidades de protección. Mientras establece la película SEI, la reacción indeseable posiblemente entre el electrolito y el material de electrodo negativo se suprime, al tiempo que restablece el rendimiento electroquímico. Además, la película SEI también está estableciendo un canal estable para la inserción y extracción de iones de litio para establecer una operación de energía estable y efectiva durante los ciclos de carga de carga posteriores.
El proceso de implementación y los puntos importantes del proceso de formación
El proceso de formación generalmente se realiza en equipos de formación dedicados, que pueden controlar con precisión los parámetros como la corriente de carga y descarga, voltaje y tiempo. Durante el proceso de formación, la celda de la batería se carga utilizando una corriente relativamente pequeña al principio, lo que gradualmente permite que los iones de litio se muevan del electrodo positivo al electrodo negativo. Durante la migración, el disolvente y la sal de litio del electrolito sufren una reacción de reducción en la superficie del electrodo negativo para producir una película SEI, que madura gradualmente. Es importante limitar cuidadosamente el límite de voltaje superior mientras se carga la batería para evitar daños internos de la estructura de la batería, así como problemas de seguridad debido a la sobrecarga. Por ejemplo, el límite superior de una batería de iones de litio generalmente se mantiene entre 4.2 V y 4.35 V durante la etapa de carga. Una vez que se completa la carga, la celda de la batería se someterá a una operación de descarga. Durante la operación de descarga, el voltaje de corte y la corriente de descarga deben controlarse estrictamente. El proceso de descarga ayudará a estabilizar aún más la estructura de la película SEI que se formó previamente y permite establecer el rendimiento inicial de la celda de la batería. Todo el proceso de formación podría tener lugar en múltiples ciclos de descarga de carga para garantizar que la calidad y el rendimiento de la película SEI estén optimizados. Además, controlar la temperatura durante la formación también es importante, típicamente dentro de la ventana de temperatura de 25 ° C y 45 ° C. Una temperatura moderada ayuda a reacciones suaves y mejora la uniformidad de calidad de la película SEI.
Shengchuang Intelligent Technology (Guangdong) Co., Ltd
