Пълно ръководство за процеса на производство на литиева батерия

Пълно ръководство за процеса на производство на литиева батерия

Йонните батерии са сложна система, която включва положителен електрод, отрицателен електрод, сепаратор, електролит, токоприемник и свързващо вещество, проводящ агент и т.н. Включените реакции включват електрохимични реакции на положителни и отрицателни електроди, литиево-йонна и електронна проводимост и топлинна дифузия. Производственият процес на литиеви батерии е относително дълъг и включва повече от 50 процеса.

Литиевите батерии могат да бъдат разделени на цилиндрични батерии, квадратни батерии и батерии с мека опаковка според тяхната форма, с някои разлики в производствените процеси. Като цяло обаче процесът на производство на литиева батерия може да бъде разделен на преден процес (производство на електроди), среден процес (клетъчен синтез) и заден процес (формиране и опаковане). Поради високите изисквания за безопасност на литиево-йонните батерии, има изключително високи изисквания за точността, стабилността и нивото на автоматизация на литиево-йонното оборудване в процеса на производство на батерии.

Оборудването с литиева батерия е технологично оборудване, което използва подредени процеси за производство на суровини като материали за положителни и отрицателни електроди, сепараторни материали и електролит. Оборудването с литиеви батерии оказва значително влияние върху производителността и цената на литиевите батерии и е един от определящите фактори. Според различните потоци на процеса, оборудването за литиеви батерии може да бъде разделено на оборудване от предния край, оборудване от средния етап и оборудване от задния край. В линията за производство на литиеви батерии стойността на предното, средното и задното оборудване е приблизително 4:3:3.

Производствената цел на предишния процес е да завърши производството на (положителни и отрицателни) електродни пластини. Основният процес на предишния етап включва смесване, нанасяне на покритие, валцуване, нарязване, нарязване и щанцоване. Включеното оборудване включва основно: смесител, машина за нанасяне на покритие, ролкова преса, машина за нарязване, машина за нарязване, машина за щанцоване и др.

Смесването на суспензията (използвано оборудване: вакуумен миксер) е за смесване на положителните и отрицателните материали на твърдотелната батерия равномерно и след това добавяне на разтворител, за да се разбъркат в суспензия. Смесването на суспензия е началната точка на предишния процес и основата за завършване на следващите процеси на нанасяне на покритие, валцуване и други процеси.

Нанасянето на покритие (използвано оборудване: машина за нанасяне на покритие) е за равномерно нанасяне на разбърканата суспензия върху металното фолио и изсушаването й, за да се направят положителни и отрицателни плочи. Като основна връзка на предишния процес, качеството на изпълнение на процеса на нанасяне на покритие влияе дълбоко върху консистенцията, безопасността и продължителността на живота на готовата батерия. Следователно машината за нанасяне на покритие е най-ценното оборудване в предишния процес.

Ролковото пресоване (използвано оборудване: ролкова преса) е за допълнително уплътняване на покрития електрод, като по този начин се увеличава енергийната плътност на батерията. Плоскостта на валцования електрод пряко влияе върху ефекта на обработка на последващия процес на рязане, а еднородността на активните вещества в електрода също косвено влияе върху производителността на акумулаторната клетка.

Разделянето (използвано оборудване: машина за нарязване) е процес на непрекъснато нарязване на широка намотка от полюсни накрайници на няколко тесни парчета с необходимата ширина. Повредата при счупване на електродната плоча по време на рязане се причинява от срязващо действие и гладкостта на ръба след рязане (без грапавини или изкривяване) е ключът към оценката на работата на машината за рязане.

Производството (използвано оборудване: производствена машина) включва заваряване на ушите на електрода на изрязаните парчета електрод, поставяне на защитна лента, обвиване на ушите на електрода с лепило или използване на лазерно рязане за оформяне на ушите на електрода, които могат да се използват за последващи процеси на навиване. Щанцоването (използвано оборудване: машина за щанцоване) е процесът на щанцоване и оформяне на полярни плочи с покритие за последващи процеси.

Производствената цел на средния процес е да завърши производството на батерийни клетки. Има разлики в технологичната пътна карта и оборудването на производствената линия на средния процес на различните видове литиеви батерии. Същността на междинния процес е процесът на сглобяване, по-специално правилното сглобяване на (положителните и отрицателните) електродни пластини, направени от предишния процес с диафрагмата и електролита. Поради различните структури за съхранение на енергия на квадратни (ролкови), цилиндрични (ролкови) и гъвкави (слоести) батерии, има очевидни разлики в технологичната пътна карта и оборудването на производствената линия на различните видове литиеви батерии в средния процес. По-конкретно, основните процеси на средния етап на квадратни и цилиндрични батерии включват навиване, инжектиране на течност и опаковане. Включеното оборудване включва главно: машина за навиване, машина за инжектиране на течности, оборудване за опаковане (машина за вмъкване на черупки, машина за валцоване на канали, машина за запечатване, машина за заваряване) и др.; Основният процес на средния етап на батерията за мека опаковка включва ламиниране, инжектиране на течности и опаковане, а включеното оборудване включва главно машина за ламиниране, машина за инжектиране на течности, опаковъчно оборудване и др.

Навиване (използвано оборудване: машина за навиване) е процесът на навиване на електродните плочи, произведени от производствения процес или машината за навиване на щанцоване, в литиево-йонни акумулаторни клетки, използвани главно за производството на квадратни и кръгли литиево-йонни батерии. Машината за навиване може да бъде разделена на две категории: машина за квадратно навиване и машина за цилиндрично навиване, които се използват съответно за производството на квадратни и цилиндрични литиеви батерии. В сравнение с цилиндричното навиване, процесът на квадратно навиване има по-високи изисквания за контрол на напрежението, така че техническата трудност на машината за квадратно навиване е по-голяма.

Ламинирането (използвано оборудване: машина за ламиниране) е процесът на подреждане на отделни електродни пластини, произведени по време на процеса на щанцоване, в литиево-йонни батерийни клетки, използвани главно за производството на меки батерии. В сравнение с квадратните и цилиндричните клетки, клетките с мека опаковка имат значителни предимства по отношение на енергийната плътност, безопасността и характеристиките на разреждане. Въпреки това, изпълнението на една единствена задача за подреждане от машина за ламиниране включва множество подпроцеси в паралел и комплексно сътрудничество между механизмите и подобряването на ефективността на подреждането изисква справяне със сложни проблеми с динамичния контрол; Скоростта на машината за навиване е пряко свързана с ефективността на навиване, а средствата за подобряване на ефективността са сравнително прости. Понастоящем има разлика в ефективността на производството и добива между ламинираните клетки и ранените клетки.

Машината за впръскване на течност (използвано оборудване: машина за впръскване на течност) се използва за количествено инжектиране на електролита на батерията в клетката.

Клетъчното опаковане (с използване на оборудване като машина за поставяне на черупки, машина за валцуване на канали, машина за запечатване, машина за заваряване) включва поставяне на сърцевината на намотката в обвивката на клетката.

Производствената цел на по-късния етап от процеса е да завърши превръщането в опаковка. От средния етап се формира функционалната структура на клетката на литиевата батерия и значението на последния етап е да се активира, да се подложи на тестване, сортиране и сглобяване и да се образува безопасен и стабилен продукт от литиева батерия. Основните процеси на по-късния етап на процеса включват: образуване, разделяне, тестване, сортиране и т.н. Оборудването включва основно: двигатели за зареждане и разреждане, оборудване за изпитване и др.

Формирането (с помощта на зареждащ и разреждащ двигател) е процесът на активиране на клетката на батерията чрез първото зареждане, по време на който се генерира ефективен пасивиращ филм (SEI филм) върху повърхността на отрицателния електрод, за да се постигне "инициализация" на литиевата батерия. Капацитетът на разделяне (използвано оборудване: двигател за зареждане и разреждане), известен също като "капацитет за анализиране", се отнася до процеса на зареждане и разреждане на преобразуваната клетка на батерията в съответствие със стандартите за проектиране за измерване на капацитета на клетката на батерията. Процесът на зареждане и разреждане на акумулаторната клетка преминава през процеса на формиране и разделяне на капацитета, така че моторът за зареждане и разреждане е най-често използваното оборудване за задно ядро. Минималната работна единица на двигателя за зареждане и разреждане е "каналът". „Единица“ (BOX) е съставена от няколко „канала“ и множество „единици“ се комбинират, за да образуват двигател за зареждане и разреждане.

Тестването (използвано оборудване: оборудване за изпитване) трябва да се извърши преди и след зареждане, разреждане и почивка; Сортирането се отнася до класификацията и подбора на батерии, които са били формирани и разделени според определени стандарти въз основа на резултатите от откриването. Значението на процеса на откриване и сортиране е не само за елиминиране на неквалифицирани продукти, но и защото в практическите приложения на литиево-йонните батерии клетките често се комбинират паралелно или последователно. Следователно изборът на клетки с подобна производителност може да помогне за постигане на оптимална обща производителност на батерията.

Производството на литиеви батерии не може да бъде отделено от оборудването за производство на литиеви батерии. В допълнение към материалите, използвани в самата батерия, производственият процес и производственото оборудване са важни фактори, които определят работата на батерията. В първите дни китайското оборудване за литиеви батерии разчиташе главно на внос. След няколко години на бързо развитие китайските компании за оборудване за литиеви батерии постепенно надминаха японските и корейските компании за оборудване по отношение на технология, ефективност, стабилност и други аспекти и имат предимства в рентабилността, следпродажбената поддръжка и други аспекти. Понастоящем е създаден клъстер от местни предприятия за оборудване за литиеви батерии и се е превърнал във визитна картичка за оборудване от висок клас на Китай, навлизащо на международния пазар. С вертикалния съюз и експанзията в чужбина на лидерите на литиеви батерии, оборудването за литиеви батерии се възползва от разширяването надолу по веригата и постави началото на нов период на възможности за бърз растеж.