Kompletná príručka pre proces výroby lítiovej batérie

Kompletná príručka pre proces výroby lítiovej batérie

Iónové batérie sú komplexný systém, ktorý zahŕňa kladnú elektródu, zápornú elektródu, separátor, elektrolyt, zberač a viazač prúdu, vodivé činidlo atď. Reakcie zahŕňajú elektrochemické reakcie kladných a záporných elektród, vedenie lítiových iónov a elektrónov a difúziu tepla. Výrobný proces lítiových batérií je pomerne dlhý, zahŕňa viac ako 50 procesov.

Lítiové batérie možno rozdeliť na cylindrické batérie, štvorcové batérie a batérie s mäkkým balením podľa ich tvaru, s určitými rozdielmi vo výrobných procesoch. Celkovo však možno výrobný proces lítiovej batérie rozdeliť na predný proces (výroba elektród), stredný proces (syntéza buniek) a zadný proces (tvorba a balenie). Vzhľadom na vysoké požiadavky na bezpečnosť lítium-iónových batérií existujú extrémne vysoké požiadavky na presnosť, stabilitu a úroveň automatizácie lítium-iónových zariadení v procese výroby batérií.

Zariadenie na lítiové batérie je procesné zariadenie, ktoré využíva usporiadané procesy na výrobu surovín, ako sú materiály pre kladné a záporné elektródy, separačné materiály a elektrolyt. Vybavenie lítiových batérií má významný vplyv na výkon a cenu lítiových batérií a je jedným z určujúcich faktorov. Podľa rôznych procesných tokov možno lítiové batérie rozdeliť na predné zariadenia, zariadenia strednej fázy a zariadenia na zadnej strane. Vo výrobnej linke lítiových batérií predstavuje hodnota predného, ​​stredného a zadného zariadenia približne 4:3:3.

Výrobným cieľom predchádzajúceho procesu je dokončenie výroby (kladných a záporných) elektródových dosiek. Hlavný proces predchádzajúcej fázy zahŕňa miešanie, poťahovanie, valcovanie, rezanie, krájanie a vysekávanie. Medzi príslušné zariadenia patria najmä: miešačka, nanášací stroj, valcový lis, rezací stroj, nárezový stroj, vysekávací stroj atď.

Miešanie kaše (použité zariadenie: vákuová miešačka) má za úlohu rovnomerne premiešať pozitívne a negatívne materiály batérie v tuhom stave a potom pridať rozpúšťadlo, aby sa zamiešali do kaše. Miešanie kalu je východiskovým bodom predchádzajúceho procesu a základom pre dokončenie nasledujúcich procesov nanášania, valcovania a iných procesov.

Nanášanie (použité zariadenie: poťahovací stroj) je rovnomerné nanášanie miešanej kaše na kovovú fóliu a jej sušenie, aby sa vytvorili pozitívne a negatívne platne. Ako hlavný článok predchádzajúceho procesu, kvalita prevedenia procesu lakovania hlboko ovplyvňuje konzistenciu, bezpečnosť a životnosť hotovej batérie. Preto je lakovací stroj najcennejším zariadením v predchádzajúcom procese.

Valčekové lisovanie (použité zariadenie: valčekový lis) má ďalej zhutňovať obalenú elektródu, čím sa zvyšuje hustota energie batérie. Plochosť valcovanej elektródy priamo ovplyvňuje procesný efekt následného procesu rezania a rovnomernosť aktívnych látok v elektróde nepriamo ovplyvňuje aj výkon batériového článku.

Štiepenie (použité zariadenie: rezací stroj) je proces kontinuálneho delenia širokého zvitku pólových nástavcov na niekoľko úzkych kusov požadovanej šírky. Porušenie lomu elektródovej dosky pri rezaní je spôsobené šmykovým pôsobením a hladkosť hrany po rezaní (bez otrepov alebo vybočenia) je kľúčom k hodnoteniu výkonu rezacieho stroja.

Výroba (použité zariadenie: výrobný stroj) zahŕňa zváranie uší elektród narezaných kusov elektród, nalepenie ochrannej pásky, olepenie uší elektród lepidlom alebo laserovým rezaním tvarovanie uší elektród, ktoré je možné použiť pre následné procesy navíjania. Vysekávanie (použité zariadenie: vysekávací stroj) je proces dierovania a formovania potiahnutých polárnych dosiek pre následné procesy.

Výrobným cieľom stredného procesu je dokončenie výroby batériových článkov. Existujú rozdiely v pláne technológie a zariadení výrobnej linky stredného procesu rôznych typov lítiových batérií. Podstatou medziprocesu je proces montáže, konkrétne usporiadaná montáž elektródových dosiek (kladných a záporných) vyrobených z predchádzajúceho procesu s membránou a elektrolytom. Vzhľadom na rôzne štruktúry akumulácie energie štvorcových (rolových), valcových (valcových) a flexibilných (vrstvených) batérií existujú zjavné rozdiely v pláne technológie a zariadení výrobnej linky rôznych typov lítiových batérií v strednom procese. Konkrétne hlavné procesy stredného stupňa štvorcových a valcových batérií zahŕňajú navíjanie, vstrekovanie kvapaliny a balenie. Zapojené zariadenia zahŕňajú najmä: navíjací stroj, stroj na vstrekovanie tekutín, baliace zariadenie (stroj na vkladanie plášťa, stroj na valcovanie drážok, tesniaci stroj, zvárací stroj) atď.; Hlavný proces stredného stupňa batérie soft pack zahŕňa lamináciu, vstrekovanie tekutín a balenie a medzi príslušné zariadenia patrí hlavne laminovací stroj, stroj na vstrekovanie tekutín, baliace zariadenie atď.

Navíjanie (použité zariadenie: navíjačka) je proces navíjania elektródových dosiek vyrobených výrobným procesom alebo navíjacím vysekávacím strojom na články lítium-iónových batérií, ktoré sa používajú najmä na výrobu štvorcových a kruhových lítium-iónových batérií. Navíjací stroj možno rozdeliť do dvoch kategórií: štvorcový navíjací stroj a valcový navíjací stroj, ktoré sa používajú na výrobu štvorcových a valcových lítiových batérií. V porovnaní s valcovým navíjaním má proces štvorcového navíjania vyššie požiadavky na kontrolu napätia, takže technická náročnosť štvorcového navíjacieho stroja je väčšia.

Laminovanie (použité zariadenie: laminovací stroj) je proces stohovania jednotlivých elektródových dosiek vyrobených počas procesu vysekávania do lítium-iónových batériových článkov, ktoré sa používajú najmä na výrobu mäkkých batérií. V porovnaní so štvorcovými a valcovými článkami majú články mäkkého balenia významné výhody v hustote energie, bezpečnosti a výkone pri vybíjaní. Avšak dokončenie jednej úlohy stohovania laminovacím strojom zahŕňa viacero čiastkových procesov v paralelnej a komplexnej spolupráci mechanizmov a zlepšenie efektivity stohovania si vyžaduje riešenie zložitých problémov dynamického riadenia; Rýchlosť navíjacieho stroja priamo súvisí s účinnosťou navíjania a prostriedky na zlepšenie účinnosti sú relatívne jednoduché. V súčasnosti existuje medzera v účinnosti výroby a výťažku medzi laminovanými bunkami a bunkami rany.

Stroj na vstrekovanie kvapaliny (použité zariadenie: stroj na vstrekovanie kvapaliny) sa používa na kvantitatívne vstrekovanie elektrolytu batérie do článku.

Balenie buniek (pomocou zariadenia, ako je stroj na vkladanie plášťa, stroj na valcovanie drážok, tesniaci stroj, zvárací stroj) zahŕňa umiestnenie jadra cievky do plášťa článku.

Výrobným cieľom neskoršej fázy procesu je dokončenie premeny na obal. Od strednej fázy sa vytvorila funkčná štruktúra článku lítiovej batérie a význam druhej fázy je aktivovať ju, podrobiť sa testovaniu, triedeniu a montáži a vytvoriť bezpečný a stabilný produkt lítiovej batérie. Medzi hlavné procesy neskoršej fázy procesu patria: formovanie, separácia, testovanie, triedenie atď. Zapojené zariadenia zahŕňajú najmä: nabíjacie a vybíjacie motory, testovacie zariadenia atď.

Formovanie (pomocou nabíjacieho a vybíjacieho motora) je proces aktivácie batériového článku prvým nabitím, počas ktorého sa na povrchu zápornej elektródy vytvorí účinný pasivačný film (film SEI), aby sa dosiahla „inicializácia“ lítiovej batérie. Delenie kapacity (použité vybavenie: motor nabíjania a vybíjania), tiež známe ako „analýza kapacity“, sa vzťahuje na proces nabíjania a vybíjania konvertovaného batériového článku podľa konštrukčných noriem na meranie kapacity batériového článku. Proces nabíjania a vybíjania batériového článku prebieha procesom vytvárania a oddeľovania kapacity, takže motor nabíjania a vybíjania je najbežnejšie používaným zariadením zadného jadra. Minimálna pracovná jednotka nabíjacieho a vybíjacieho motora je „kanál“. „Jednotka“ (BOX) sa skladá z niekoľkých „kanálov“ a viacero „jednotiek“ je kombinovaných tak, aby vytvorili nabíjací a vybíjací motor.

Testovanie (použité zariadenie: testovacie zariadenie) sa musí vykonať pred a po nabíjaní, vybíjaní a odpočinku; Triedenie sa vzťahuje na klasifikáciu a výber batérií, ktoré boli vytvorené a rozdelené podľa určitých noriem na základe výsledkov detekcie. Význam procesu detekcie a triedenia nie je len v eliminácii nekvalifikovaných produktov, ale aj preto, že v praktických aplikáciách lítium-iónových batérií sa články často kombinujú paralelne alebo sériovo. Preto výber článkov s podobným výkonom môže pomôcť dosiahnuť optimálny celkový výkon batérie.

Výrobu lítiových batérií nemožno oddeliť od zariadení na výrobu lítiových batérií. Okrem materiálov použitých v samotnej batérii sú dôležitými faktormi, ktoré určujú výkon batérie, aj výrobný proces a výrobné zariadenie. V prvých dňoch sa čínske lítiové batérie spoliehali hlavne na dovoz. Po niekoľkých rokoch rýchleho vývoja čínske spoločnosti vyrábajúce lítiové batérie postupne prekonali japonské a kórejské spoločnosti v oblasti technológií, efektívnosti, stability a ďalších aspektov a majú výhody v oblasti nákladovej efektívnosti, popredajnej údržby a ďalších aspektov. V súčasnosti sa vytvoril klaster domácich podnikov na výrobu lítiových batérií, ktorý sa stal vizitkou pre špičkové čínske zariadenia vstupujúce na medzinárodný trh. Vďaka vertikálnej aliancii a zámorskej expanzii lídrov lítiových batérií, lítiové batérie ťažili z rozširovania smerom nadol a ohlásili nové obdobie príležitostí rýchleho rastu.