S rychlým rozvojemlithiová baterieV průmyslu se scénáře použití lithiových baterií neustále rozšiřují a stávají se nepostradatelným energetickým zařízením v životech a práci lidí. Pokud jde o výrobní proces zakázkových výrobců lithiových baterií, proces výroby lithiových baterií zahrnuje především ingredience, potahování, formování fólií, přípravu, navíjení, loupání, válcování, pečení, vstřikování kapalin, svařování atd. Následující text představuje klíčové body procesu výroby lithiových baterií. Složení kladné elektrody Kladná elektroda lithiových baterií se skládá z aktivních materiálů, vodivých látek, lepidel atd. Nejprve se suroviny ověří a vypálí. Obecně řečeno, vodivá látka musí být vypálena při teplotě ≈120 ℃ po dobu 8 hodin a lepidlo PVDF musí být vypáleno při teplotě ≈80 ℃ po dobu 8 hodin. Zda aktivní materiály (LFP, NCM atd.) vyžadují pečení a sušení, závisí na stavu surovin. V současné době běžná dílna na lithiové baterie vyžaduje teplotu ≤40 ℃ a vlhkost ≤25 % relativní vlhkosti. Po dokončení sušení je třeba předem připravit lepidlo PVDF (rozpouštědlo PVDF, roztok NMP). Kvalita lepidla PVDF je zásadní pro vnitřní odpor a elektrický výkon baterie. Mezi faktory, které ovlivňují nanášení lepidla, patří teplota a rychlost míchání. Čím vyšší je teplota, tím žloutnutí lepidla ovlivní přilnavost. Pokud je rychlost míchání příliš vysoká, lepidlo se může snadno poškodit. Specifická rychlost otáčení závisí na velikosti disperzního disku. Obecně řečeno, lineární rychlost disperzního disku je 10-15 m/s (v závislosti na zařízení). V tomto okamžiku je nutné, aby se v míchací nádrži zapnul cirkulující voda a teplota by měla být ≤30 °C.

Katodovou suspenzi přidávejte po dávkách. V tomto okamžiku je třeba dbát na pořadí přidávání materiálů. Nejprve přidejte aktivní materiál a vodivé činidlo, pomalu míchejte a poté přidejte lepidlo. Doba a poměr přidávání musí být také striktně dodržovány v souladu s výrobním procesem lithiových baterií. Za druhé, musí být přísně kontrolována rychlost otáčení a rychlost otáčení zařízení. Obecně řečeno, lineární rychlost disperze by měla být vyšší než 17 m/s. To závisí na výkonu zařízení. Různí výrobci se značně liší. Kontrolujte také vakuum a teplotu míchání. V této fázi je třeba pravidelně sledovat velikost částic a viskozitu suspenze. Velikost částic a viskozita úzce souvisí s obsahem pevných látek, vlastnostmi materiálu, pořadím přidávání a výrobním procesem lithiových baterií. V tomto případě vyžaduje konvenční proces teplotu ≤30 °C, vlhkost ≤25 % relativní vlhkosti a stupeň vakua ≤ -0,085 MPa. Suspenze se přenese do přečerpávací nádrže nebo lakovny. Po přenesení suspenze je třeba ji proset. Účelem je filtrovat velké částice, vysrážet a odstranit feromagnetické a další látky. Velké částice ovlivní povlak a mohou způsobit nadměrné samovybíjení baterie nebo riziko zkratu; příliš mnoho feromagnetického materiálu v suspenzi může způsobit nadměrné samovybíjení baterie a další vady. Požadavky na proces výroby lithiových baterií jsou: teplota ≤ 40 °C, vlhkost ≤ 25 % relativní vlhkosti, velikost ok síta ≤ 100 mesh a velikost částic ≤ 15 μm.

Záporná elektrodaSložení Záporná elektroda lithiové baterie se skládá z aktivní látky, vodivého činidla, pojiva a disperzního činidla. Nejprve si ověřte suroviny. Tradiční anodový systém je proces míchání na vodní bázi (rozpouštědlem je deionizovaná voda), takže neexistují žádné zvláštní požadavky na sušení surovin. Proces výroby lithiové baterie vyžaduje vodivost deionizované vody ≤ 1 us/cm. Požadavky na dílnu: teplota ≤ 40 °C, vlhkost ≤ 25 % relativní vlhkosti. Příprava lepidla. Po určení surovin je nutné nejprve připravit lepidlo (složené z CMC a vody). V tomto okamžiku nalijte grafit C a vodivé činidlo do míchačky pro suché míchání. Doporučuje se nevysávat ani nezapínat cirkulující vodu, protože částice se během suchého míchání vytlačují, třou a zahřívají. Rychlost otáčení je nízká, 15~20 ot/min, cyklus škrábání a mletí je 2-3krát a interval je ≈15 minut. Nalijte lepidlo do míchačky a začněte vysávat (≤-0,09 MPa). Gumu dvakrát zmáčkněte při nízké rychlosti 15~20 ot/min, poté upravte rychlost (nízká rychlost 35 ot/min, vysoká rychlost 1200~1500 ot/min) a nechte běžet přibližně 15 minut~60 minut podle pokynů výrobce pro mokrý proces. Nakonec nalijte SBR do mixéru. Doporučuje se míchání při nízké rychlosti, protože SBR je polymer s dlouhým řetězcem. Pokud je rychlost otáčení příliš vysoká po delší dobu, molekulární řetězec se snadno přeruší a ztratí aktivitu. Doporučuje se míchat při nízké rychlosti 35-40 ot/min a vysoké rychlosti 1200-1800 ot/min po dobu 10-20 minut. Zkontrolujte viskozitu (2000~4000 mPa.s), velikost částic (35 μm ≤), obsah pevných látek (40-70 %), stupeň vakua a velikost síta (≤100 mesh). Konkrétní procesní hodnoty se budou lišit v závislosti na fyzikálních vlastnostech materiálu a procesu míchání. Dílna vyžaduje teplotu ≤30 °C a vlhkost ≤25 % relativní vlhkosti. Povlakování katody Výrobní proces lithiových baterií spočívá v nanášení nebo stříkání katody na povrch AB hliníkového sběrače proudu s jednotkovou povrchovou hustotou ≈20~40 mg/cm2 (typ ternární lithiové baterie). Teplota pece je obvykle nad 4 až 8 uzlů a teplota vypalování každé sekce se nastavuje mezi 95 °C a 120 °C podle skutečných potřeb, aby se zabránilo příčným trhlinám a odkapávání rozpouštědla během vypalování. Poměr otáček válce pro přenos povlaku je 1,1-1,2 a poloha mezery se ztenčuje o 20-30 μm, aby se zabránilo nadměrnému zhutnění polohy štítku v důsledku odkapávání během cyklování baterie, což může vést k vysrážení lithia. Vlhkost povlaku ≤2000-3000 ppm (v závislosti na materiálu a procesu). Teplota kladné elektrody v dílně je ≤30 °C a vlhkost ≤25 %. Schéma je následující: Schéma povlakovací pásky

Ten/Ta/Tovýroba lithiových bateriíprocespovlak záporné elektrodyZnamená to vytlačování nebo stříkání suspenze záporné elektrody na povrch AB měděného sběrače proudu. Hustota jednoho povrchu ≈ 10~15 mg/cm2. Teplota nanášecí pece má obvykle 4-8 sekcí (nebo více) a teplota vypalování každé sekce je 80℃~105℃. Lze ji upravit podle skutečných potřeb, aby se zabránilo prasklinám při vypalování a příčným prasklinám. Poměr otáček přenosového válce je 1,2-1,3, mezera je ztenčena o 10-15µm, koncentrace barvy je ≤3000ppm, teplota záporné elektrody v dílně je ≤30℃ a vlhkost je ≤25%. Po zaschnutí kladného povlaku kladné desky je třeba buben během doby procesu vyrovnat. Válec se používá ke zhutnění elektrodového plechu (hmotnost obvazu na jednotku objemu). V současné době existují v procesu výroby lithiových baterií dvě metody lisování kladných elektrod: lisování za tepla a lisování za studena. Ve srovnání s lisováním za studena má lisování za tepla vyšší zhutnění a nižší rychlost odrazu. Proces lisování za studena je však relativně jednoduchý a snadno se ovládá a řídí. Hlavním úkolem válce je dosáhnout následujících procesních hodnot: hustoty zhutnění, rychlosti odrazu a prodloužení. Zároveň je třeba poznamenat, že na povrchu tyče nejsou povoleny křehké třísky, tvrdé hrudky, odpadlý materiál, vlnité hrany atd. a v mezerách nejsou povoleny zlomy. V tomto případě je teplota prostředí v dílně: ≤23 °C, vlhkost: ≤25 %. Skutečná hustota současných konvenčních materiálů:

Běžně používané zhutňování:

Rychlost odrazu: celková rychlost odrazu 2-3 μm

Prodloužení: Kladná elektroda je obecně ≈1,002

Po dokončení navíjení kladné elektrody je dalším krokem rozdělení celého kusu elektrody na malé proužky stejné šířky (odpovídající výšce baterie). Při řezání věnujte pozornost otřepům na pólovém nástavci. Je nutné důkladně zkontrolovat pólové nástavce, zda nemají otřepy ve směrech X a Y pomocí dvourozměrného zařízení. Podélná délka otřepu při procesu Y ≤ 1/2 H tloušťka membrány. Okolní teplota v dílně by měla být ≤ 23 °C a rosný bod ≤ -30 °C. Výrobní proces záporných elektrod pro lithiové baterie je stejný jako u kladných elektrod, ale návrh procesu se liší. Okolní teplota v dílně by měla být ≤ 23 °C a vlhkost ≤ 25 %. Skutečná hustota běžných materiálů záporných elektrod:

Běžně používané zhutňování záporné elektrody: Rychlost odrazu: Obecný odraz 4-8 μm Prodloužení: Kladná elektroda obecně ≈ 1,002 Výrobní proces odizolování kladné elektrody lithiové baterie je podobný procesu odizolování kladné elektrody a v obou případech je třeba kontrolovat otřepy ve směrech X a Y. Okolní teplota v dílně by měla být ≤23 ℃ a rosný bod ≤-30 ℃. Po přípravě kladné elektrody k odizolování je třeba ji vysušit (120 °C) a poté se hliníkový plech svaří a zabalí. Během tohoto procesu je třeba zvážit délku výstupku a šířku výlisku. Vezměme si jako příklad konstrukci **650 (například baterie 18650), konstrukce s odkrytými výstupky má za cíl především zohlednit rozumnou spolupráci katodových výstupků během svařování krytky a drážky válce. Pokud jsou pólové výstupky odkryté příliš dlouho, může během procesu válcování snadno dojít ke zkratu mezi pólovými výstupky a ocelovým pláštěm. Pokud je výstupek příliš krátký, krytku nelze připájet. V současné době existují dva typy ultrazvukových svařovacích hlavic: lineární a bodové. V domácích procesech se z důvodu nadproudu a pevnosti svařování většinou používají lineární svařovací hlavy. Kromě toho se k pokrytí pájecích kontaktů používá vysokoteplotní lepidlo, zejména aby se zabránilo riziku zkratů způsobených kovovými otřepy a kovovými úlomky. Okolní teplota v dílně by měla být ≤23 °C, rosný bod ≤ -30 °C a obsah vlhkosti v katodě by měl být ≤500-1000 ppm.

Příprava negativní destičkyZáporná elektroda musí být vysušena (105-110 °C), poté se niklové plechy svaří a zabalí. Je také třeba zvážit délku pájecího výstupku a šířku tvarování. Okolní teplota v dílně by měla být ≤23 °C, rosný bod ≤-30 °C a obsah vlhkosti v záporné elektrodě ≤500-1000 ppm. Navíjení spočívá v navinutí separátoru, plechu kladné elektrody a plechu záporné elektrody do železného jádra pomocí navíjecího stroje. Princip spočívá v obalení kladné elektrody zápornou elektrodou a následném oddělení kladné a záporné elektrody separátorem. Protože záporná elektroda tradičního systému je řídicí elektrodou baterie, je kapacita konstrukce vyšší než u kladné elektrody, takže během formovacího nabíjení může být Li+ kladné elektrody uloženo v „volném místě“ záporné elektrody. Při navíjení je třeba věnovat zvláštní pozornost napětí vinutí a uspořádání pólového nástavce. Příliš malé napětí vinutí ovlivní vnitřní odpor a rychlost zasouvání pouzdra. Nadměrné napětí může vést ke zkratu nebo odštípnutí. Zarovnání se vztahuje k relativní poloze záporné elektrody, kladné elektrody a separátoru. Šířka záporné elektrody je 59,5 mm, kladné elektrody je 58 mm a separátoru je 61 mm. Všechny tři elektrody jsou během přehrávání zarovnány, aby se zabránilo riziku zkratu. Napětí vinutí je obecně mezi 0,08-0,15 MPa pro kladný pól, 0,08-0,15 MPa pro záporný pól, 0,08-0,15 MPa pro horní membránu a 0,08-0,15 MPa pro spodní membránu. Konkrétní nastavení závisí na zařízení a procesu. Okolní teplota v této dílně je ≤23 ℃, rosný bod je ≤-30 ℃ a obsah vlhkosti je ≤500-1000 ppm.

Před instalací jádra baterie v pouzdře do pouzdra je nutný Hi-Pot test 200~500V (aby se otestovalo, zda není vysokonapěťová baterie zkratována) a před instalací do pouzdra je také nutné vysátí prachu. Tři hlavní kontrolní body lithiových baterií jsou vlhkost, otřepy a prach. Po dokončení předchozího procesu vložte spodní těsnění do spodní části jádra baterie, ohněte plech kladné elektrody tak, aby povrch směřoval k otvoru pro vinutí jádra baterie, a nakonec jej svisle vložte do ocelového nebo hliníkového pouzdra. Jako příklad vezměte typ 18650, vnější průměr ≈ 18 mm + výška ≈ 71,5 mm. Pokud je plocha průřezu vinutého jádra menší než vnitřní plocha průřezu ocelového pouzdra, je míra vložení ocelového pouzdra přibližně 97 % až 98,5 %, protože je třeba zohlednit hodnotu odrazu pólového nástavce a stupeň pronikání kapaliny během pozdějšího vstřikování. Stejný proces jako u povrchové podložky zahrnuje montáž horní podložky. Okolní teplota v dílně by měla být ≤23 ℃ a rosný bod ≤ -40 ℃.

VálcováníDo středu pájecího jádra se vloží pájecí kolík (obvykle vyrobený z mědi nebo slitiny). Běžně používané svářecí kolíky mají rozměr Φ2,5*1,6 mm a svařovací pevnost záporné elektrody by měla být ≥12 N, aby byla certifikována. Pokud je příliš nízká, snadno dojde k virtuálnímu pájení a nadměrnému vnitřnímu odporu. Pokud je příliš vysoká, je snadné odvařit vrstvu niklu na povrchu ocelového pláště, což má za následek pájené spoje a skryté nebezpečí, jako je rez a únik. Jednoduché pochopení válcované drážky spočívá v upevnění navinutého jádra baterie na pouzdře bez chvění. Při výrobním procesu této lithiové baterie je třeba věnovat zvláštní pozornost sladění rychlosti příčného protlačování a rychlosti podélného lisování, aby se zabránilo řezání pouzdra příliš vysokou příčnou rychlostí. Niklová vrstva zářezu odpadne, pokud je podélná rychlost příliš vysoká, nebo bude ovlivněna výška zářezu a utěsnění. Je nutné zkontrolovat, zda procesní hodnoty pro hloubku drážky, prodloužení a výšku drážky odpovídají normám (praktickými a teoretickými výpočty). Běžné velikosti odvalovacích desek jsou 1,0, 1,2 a 1,5 mm. Po dokončení válcování drážky je třeba celý stroj znovu vysát, aby se zabránilo usazování kovových úlomků. Stupeň vakua by měl být ≤ -0,065 MPa a doba vakua by měla být 1~2 s. Požadavky na okolní teplotu v této dílně jsou ≤23 °C a rosný bod ≤ -40 °C. Vypalování jádra baterie Po válcování a drážkování válcových plechů baterie je dalším velmi důležitým procesem výroby lithiové baterie: vypalování. Během výroby bateriových článků se zavádí určité množství vlhkosti. Pokud nelze vlhkost regulovat v rámci standardního časového rozmezí, bude to vážně ovlivněno výkon a bezpečnost baterie. Pro vypalování se obvykle používá automatická vakuová pec. Články se úhledně uspořádají k vypalování, do pece se vloží vysoušedlo, nastaví se parametry a teplota se zvýší na 85 °C (jako příklad lze uvést lithium-železitophosfátové baterie). Následují vypalovací normy pro několik různých specifikací bateriových článků:

Vstřikování kapalinyVýrobní proces lithiových baterií zahrnuje testování vlhkosti vypálených článků baterie. Teprve po dosažení předchozích standardů vypalování můžete pokračovat k dalšímu kroku: vstřikování elektrolytu. Vypálené baterie rychle vložte do vakuové rukavicové krabice, zvažte a zaznamenejte hmotnost, nasaďte vstřikovací nádobku a přidejte do nádobky navržené množství elektrolytu (obvykle se provádí test baterie ponořené do kapaliny: baterie se vloží doprostřed nádobky). Jádro baterie vložte do elektrolytu, namočte ho na určitou dobu, otestujte maximální absorpční kapacitu baterie (obvykle se kapalina naplní podle experimentálního objemu), vložte ji do vakuové krabice k vakuu (stupeň vakua ≤ -0,09 MPa) a urychlete pronikání elektrolytu do elektrody. Po několika cyklech vyjměte kusy baterie a zvažte je. Vypočítejte, zda vstřikovaný objem splňuje navrženou hodnotu. Pokud je menší, je třeba jej doplnit. Pokud je ho příliš mnoho, přebytečný objem jednoduše vylijte, dokud nesplňujete konstrukční požadavky. Prostředí rukavicové krabice vyžaduje teplotu ≤23 °C a rosný bod ≤ -45 °C.

SvařováníBěhem tohoto procesu výroby lithiových baterií by měl být kryt baterie předem umístěn v odkládací přihrádce a jednou rukou upevněn na spodní formě super svářečky a druhou rukou by mělo být přidržováno jádro baterie. Zarovnejte kladný pól článku baterie s vývodem krytu. Po ověření, že kladný pól je zarovnán s vývodem víčka, sešlápněte ultrazvukovou svářečku. Poté sešlápněte nožní spínač svářečky. Poté je třeba bateriovou jednotku důkladně zkontrolovat, aby se zkontroloval svařovací účinek pájených výstupků.

Sledujte, zda jsou pájecí výstupky zarovnány.

Jemně zatáhněte za pájecí jazýček, abyste zjistili, zda je uvolněný.

Baterie, jejichž kryt baterie není pevně svařen, je třeba svařit znovu.