Са брзим развојемлитијумска батеријаУ индустрији, сценарији примене литијумских батерија настављају да се шире и постају неопходан енергетски уређај у животима и раду људи. Када је у питању производни процес произвођача литијумских батерија по мери, процес производње литијумских батерија углавном укључује састојке, премаз, лимовање, припрему, намотавање, љуштење, ваљање, печење, убризгавање течности, заваривање итд. У наставку су представљене кључне тачке процеса производње литијумских батерија. Састојци позитивне електроде Позитивна електрода литијумских батерија састоји се од активних материјала, проводних средстава, лепкова итд. Прво, сировине се потврђују и пеку. Генерално говорећи, проводно средство треба да се пече на ≈120℃ током 8 сати, а лепак PVDF треба да се пече на ≈80℃ током 8 сати. Да ли активни материјали (LFP, NCM, итд.) захтевају печење и сушење зависи од стања сировина. Тренутно, општа радионица за литијумске батерије захтева температуру ≤40℃ и влажност ≤25% релативне влажности. Након што је сушење завршено, PVDF лепак (PVDF растварач, NMP раствор) треба унапред припремити. Квалитет PVDF лепка је кључан за унутрашњи отпор и електричне перформансе батерије. Фактори који утичу на наношење лепка укључују температуру и брзину мешања. Што је температура виша, жутило лепка ће утицати на адхезију. Ако је брзина мешања превелика, лепак се може лако оштетити. Специфична брзина ротације зависи од величине дисперзионог диска. Генерално говорећи, линеарна брзина дисперзионог диска је 10-15 м/с (у зависности од опреме). У овом тренутку, резервоар за мешање мора укључити циркулишућу воду, а температура треба да буде ≤30°C.

Додајте катодну суспензију у серијама. У овом тренутку, потребно је обратити пажњу на редослед додавања материјала. Прво додајте активни материјал и проводно средство, полако мешајте, а затим додајте лепак. Време додавања и однос додавања такође морају бити строго примењени у складу са процесом производње литијумских батерија. Друго, брзина ротације и брзина ротације опреме морају бити строго контролисане. Генерално говорећи, линеарна брзина дисперзије треба да буде изнад 17 м/с. То зависи од перформанси уређаја. Различити произвођачи се значајно разликују. Такође, контролишите вакуум и температуру мешања. У овој фази, величина честица и вискозитет суспензије морају се редовно детектовати. Величина честица и вискозитет суспензије су уско повезани са садржајем чврстих материја, својствима материјала, редоследом додавања и процесом производње литијумских батерија. У овом тренутку, конвенционални процес захтева температуру ≤30℃, влажност ≤25% релативне влажности и степен вакуума ≤-0,085 mpa. Пребаците суспензију у резервоар за пренос или радионицу за фарбање. Након што се суспензија избаци, потребно је да се просеје. Сврха је филтрирање великих честица, таложење и уклањање феромагнетних и других супстанци. Велике честице ће утицати на премаз и могу изазвати прекомерно самопражњење батерије или ризик од кратког споја; превише феромагнетног материјала у суспензији може изазвати прекомерно самопражњење батерије и друге недостатке. Захтеви процеса производње литијумских батерија су: температура ≤ 40°C, влажност ≤ 25% релативне влажности, величина мреже сита ≤ 100 меша и величина честица ≤ 15μm.

Негативна електродаСастојци Негативна електрода литијумске батерије састоји се од активног материјала, проводног средства, везива и дисперзанта. Прво, потврдите сировине. Традиционални анодни систем је процес мешања на бази воде (растварат је дејонизована вода), тако да нема посебних захтева за сушење сировина. Процес производње литијумских батерија захтева да проводљивост дејонизоване воде буде ≤1 м/цм. Захтеви за радионицу: температура ≤40℃, влажност ≤25% релативне влажности. Припремите лепак. Након што се одреде сировине, прво се мора припремити лепак (састављен од CMC и воде). У овом тренутку, сипајте графит C и проводно средство у миксер за суво мешање. Препоручује се да се не усисава или не укључује циркулишућа вода, јер се честице екструдирају, трљају и загревају током сувог мешања. Брзина ротације је мала, 15~20 о/мин, циклус стругања и млевења је 2-3 пута, а интервал времена је ≈15 мин. Сипајте лепак у миксер и почните са усисавањем (≤-0,09 МПа). Стисните гуму на малој брзини од 15~20 о/мин 2 пута, затим подесите брзину (мала брзина 35 о/мин, велика брзина 1200~1500 о/мин) и оставите да ради око 15~60 минута у складу са мокрим поступком сваког произвођача. На крају, сипајте SBR у блендер. Препоручује се мешање на малој брзини јер је SBR полимер дугог ланца. Ако је брзина ротације превелика током дужег времена, молекуларни ланац ће се лако прекинути и изгубити активност. Препоручује се мешање на малој брзини од 35-40 о/мин и великој брзини од 1200-1800 о/мин током 10-20 минута. Тестирајте вискозитет (2000~4000 mPa.s), величину честица (35um≤), садржај чврстих материја (40-70%), степен вакуума и величину сита (≤100 mesh). Специфичне вредности процеса ће варирати у зависности од физичких својстава материјала и процеса мешања. Радионица захтева температуру ≤30℃ и влажност ≤25%RH. Премазивање катоде Процес производње литијумских батерија односи се на екструдирање или прскање катодне суспензије на АБ површину алуминијумског колектора струје, са густином једне површине од ≈20~40 мг/цм2 (тернарни тип литијумске батерије). Температура пећи је генерално изнад 4 до 8 чворова, а температура печења сваког дела се подешава између 95°C и 120°C према стварним потребама како би се избегле попречне пукотине и капање растварача током печења. Однос брзине ваљка за пренос премаза је 1,1-1,2, а положај зазора се истањује за 20-30μm како би се избегло прекомерно сабијање положаја етикете због заглављивања током циклуса батерије, што може довести до таложења литијума. Влажност премаза ≤2000-3000ppm (у зависности од материјала и процеса). Температура позитивне електроде у радионици је ≤30℃, а влажност ≤25%. Шематски дијаграм је следећи: Шематски дијаграм траке за премазивање

Theпроизводња литијумских батеријапроцеспремаз негативне електродеОдноси се на екструдирање или прскање суспензије негативне електроде на АБ површину бакарног колектора струје. Густина појединачне површине ≈ 10~15 мг/цм2. Температура пећи за премазивање генерално има 4-8 делова (или више), а температура печења сваког дела је 80℃~105℃. Може се подесити према стварним потребама како би се избегле пукотине при печењу и попречне пукотине. Однос брзине преносног ваљка је 1,2-1,3, размак је истањен 10-15μm, концентрација боје је ≤3000ppm, температура негативне електроде у радионици је ≤30℃, а влажност ваздуха је ≤25%. Након што се позитивни премаз позитивне плоче осуши, бубањ треба поравнати у року од времена процеса. Ваљак се користи за сабијање плоче електроде (маса премаза по јединици запремине). Тренутно постоје две методе пресовања позитивних електрода у процесу производње литијумских батерија: топло пресовање и хладно пресовање. У поређењу са хладним пресовањем, топло пресовање има веће сабијање и мању стопу одбијања. Међутим, процес хладног пресовања је релативно једноставан и лак за руковање и контролу. Главна опрема ваљка је постизање следећих процесних вредности, густине сабијања, брзине одбијања и издужења. Истовремено, треба напоменути да крхки комадићи, тврде грудве, отпали материјали, таласасте ивице итд. нису дозвољени на површини штапа, а ломови нису дозвољени у празнинама. У овом тренутку, температура околине радионице: ≤23℃, влажност: ≤25%. Права густина тренутних конвенционалних материјала:

Често коришћено сабијање:

Брзина одскока: општи одскок 2-3 μm

Издужење: Лист позитивне електроде је генерално ≈1,002

Након што је завршено ваљање позитивне електроде, следећи корак је подела целог комада електроде на мале траке исте ширине (што одговара висини батерије). Приликом сечења, обратите пажњу на неравнине на полним деловима. Потребно је темељно прегледати полним деловима на неравнине у X и Y правцима помоћу дводимензионалне опреме. Уздужна дужина неравнине процеса Y ≤1/2 H дебљине дијафрагме. Температура околине у радионици треба да буде ≤23℃, а тачка росе ≤-30℃. Процес производње листова негативних електрода за литијумске батерије је исти као и код позитивних електрода, али је дизајн процеса другачији. Температура околине у радионици треба да буде ≤23℃, а влажност ваздуха ≤25%. Права густина уобичајених материјала негативних електрода:

Уобичајено сабијање негативне електроде: Брзина одскока: Генерално одскок 4-8ум Издужење: Позитивна плоча генерално ≈ 1,002 Производни процес скидања позитивне електроде са литијумске батерије сличан је процесу скидања позитивне електроде и оба захтевају контролу неравнина у X и Y правцима. Температура околине у радионици треба да буде ≤23℃, а тачка росе ≤-30℃. Након што је позитивна плоча спремна за скидање, позитивна плоча се мора осушити (120°C), а затим се алуминијумски лим завари и пакује. Током овог процеса, потребно је узети у обзир дужину језичка и ширину калупа. Узимајући дизајн **650 (као што је батерија 18650) као пример, дизајн са изложеним језичцима углавном треба да размотри разумну сарадњу катодних језичака током заваривања поклопца и жлеба ваљка. Ако су језичци пола изложени предуго, лако може доћи до кратког споја између језичака пола и челичне љуске током процеса ваљања. Ако је ушица прекратка, поклопац се не може залемити. Тренутно постоје две врсте ултразвучних глава за заваривање: линеарне и тачкасте. У кућним процесима се углавном користе линеарне главе за заваривање због разматрања прекомерне струје и чврстоће заваривања. Поред тога, лепак за високе температуре се користи за прекривање лемних језичака, углавном да би се избегао ризик од кратких спојева изазваних металним огреботинама и металним остацима. Температура околине у радионици треба да буде ≤23℃, тачка росе ≤-30℃, а садржај влаге катоде ≤500-1000ppm.

Припрема негативне плочеНегативна плоча треба да се осуши (105-110°C), затим се никл листови заварују и пакују. Такође треба узети у обзир дужину лемног језичка и ширину обликовања. Температура околине у радионици треба да буде ≤23℃, тачка росе треба да буде ≤-30℃, а садржај влаге у негативној електроди треба да буде ≤500-1000ppm. Намотавање је намотавање сепаратора, лима позитивне електроде и лима негативне електроде у гвоздено језгро помоћу машине за намотавање. Принцип је да се позитивна електрода обмота негативном електродом, а затим се позитивне и негативне електроде одвоје помоћу сепаратора. Пошто је негативна електрода традиционалног система контролна електрода у дизајну батерије, дизајн капацитета је већи од капацитета позитивне електроде, тако да се током пуњења формацијом, Li+ позитивне електроде може складиштити у „упражњеном пределу“ негативне електроде. Посебну пажњу треба обратити на затезање намотаја и распоред пола приликом намотавања. Премало затезање намотаја ће утицати на унутрашњи отпор и брзину уметања кућишта. Прекомерно затезање може довести до ризика од кратког споја или крзања. Поравнање се односи на релативни положај негативне електроде, позитивне електроде и сепаратора. Ширина негативне електроде је 59,5 мм, позитивне електроде је 58 мм, а сепаратора је 61 мм. Све три електроде су поравнате током репродукције како би се избегао ризик од кратких спојева. Напон намотаја је генерално између 0,08-0,15 Mpa за позитивни пол, 0,08-0,15 Mpa за негативни пол, 0,08-0,15 Mpa за горњу дијафрагму и 0,08-0,15 Mpa за доњу дијафрагму. Конкретна подешавања зависе од опреме и процеса. Температура околине у овој радионици је ≤23℃, тачка росе је ≤-30℃, а садржај влаге је ≤500-1000 ppm.

Пре него што се језгро батерије у кућишту угради у кућиште, потребан је Хи-Пот тест од 200~500V (да би се тестирало да ли је високонапонска батерија кратко спојена), а такође је потребно усисавање ради даље контроле прашине пре уградње у кућиште. Три главне контролне тачке литијумских батерија су влага, неравнине и прашина. Након што је претходни поступак завршен, уметните доњу заптивку у дно језгра батерије, савијте лист позитивне електроде тако да површина буде окренута ка отвору за намотај језгра батерије и коначно је уметните вертикално у челично или алуминијумско кућиште. Узимајући тип 18650 као пример, спољашњи пречник ≈ 18 мм + висина ≈ 71,5 мм. Када је површина попречног пресека намотаног језгра мања од унутрашњег попречног пресека челичног кућишта, стопа уметања челичног кућишта је приближно 97% до 98,5%. Зато што се морају узети у обзир вредност одскока пола и степен продирања течности током каснијег убризгавања. Исти поступак као и површинска подлога укључује и монтажу горње подлоге. Температура околине у радионици треба да буде ≤23℃, а тачка росе ≤-40℃.

ВаљањеУбацује лемни клин (обично направљен од бакра или легуре) у средину језгра лема. Уобичајено коришћени клинови за заваривање су Φ2,5*1,6 мм, а чврстоћа заваривања негативне електроде треба да буде ≥12N да би се квалификовала. Ако је прениска, лако ће изазвати виртуелно лемљење и прекомерни унутрашњи отпор. Ако је превисока, лако је заварити слој никла на површини челичне љуске, што резултира лемљеним спојевима, што доводи до скривених опасности попут рђе и цурења. Једноставно разумевање ваљања жлеба је да се намотано језгро батерије фиксира на кућиште без тресења. У процесу производње ове литијумске батерије, посебну пажњу треба обратити на усклађивање брзине попречне екструзије и брзине уздужног пресовања како би се избегло сечење кућишта превеликом попречном брзином, а слој никла са зареза ће отпасти ако је уздужна брзина превелика или ће висина зареза бити погођена и заптивање ће бити погођено. Потребно је проверити да ли су вредности процеса за дубину жлеба, продужење и висину жлеба у складу са стандардима (практичним и теоријским прорачунима). Уобичајене величине плоче за кување су 1,0, 1,2 и 1,5 мм. Након што је ваљање жлеба завршено, цела машина мора поново да се усиса како би се избегли метални остаци. Степен вакуума треба да буде ≤-0,065 МПа, а време усисавања треба да буде 1~2 с. Захтеви за температуру околине у овој радионици су ≤23 ℃, а тачка росе ≤-40 ℃. Печење језгра батерије Након што су цилиндрични листови батерије ваљани и жлебљени, следећи процес производње литијумских батерија је веома важан: печење. Током производње ћелија батерије, уноси се одређена количина влаге. Ако се влага не може контролисати у стандардном временском распону, перформансе и безбедност батерије ће бити озбиљно угрожене. Генерално, за печење се користи аутоматска вакуумска пећ. Уредно поређајте ћелије за печење, ставите средство за сушење у пећ, подесите параметре и подигните температуру на 85 °C (на пример, литијум-гвожђе-фосфатне батерије). Следе стандарди печења за неколико различитих спецификација ћелија батерије:

Убризгавање течностиПроцес производње литијумских батерија укључује испитивање влажности печених ћелија батерије. Тек након што се достигну претходни стандарди печења, можете прећи на следећи корак: убризгавање електролита. Брзо ставите печене батерије у вакуумску кутију за рукавице, измерите и забележите тежину, ставите посуду за убризгавање и додајте пројектовану тежину електролита у посуду (обично се врши тест батерије уроњене у течност: батерија се ставља у средину посуде). Ставите језгро батерије у електролит, потопите га на одређено време, тестирајте максимални капацитет апсорпције течности батерије (обично се течност пуни према експерименталној запремини), ставите је у вакуумску кутију за вакуум (степен вакуума ≤ -0,09 МПа) и убрзајте продирање електролита у електроду. Након неколико циклуса, извадите делове батерије и измерите их. Израчунајте да ли запремина убризгавања испуњава пројектовану вредност. Ако је мања, потребно је допунити је. Ако је има превише, само сипајте вишак док не испуните пројектоване захтеве. Окружење кутије за рукавице захтева температуру ≤23 ℃ и тачку росе ≤ -45 ℃.

ЗаваривањеТоком овог процеса производње литијумских батерија, поклопац батерије треба унапред поставити у преграду за рукавице, а поклопац батерије треба једном руком причврстити на доњи калуп супер апарата за заваривање, а језгро батерије држати другом руком. Поравнајте позитивни пол батеријске ћелије са терминалним језичком поклопца. Након што се уверите да је позитивни пол поравнат са терминалним језичком поклопца, станите на апарат за ултразвучно заваривање. Затим притисните ножни прекидач апарата за заваривање. Након тога, батеријску јединицу треба темељно прегледати како би се проверио ефекат заваривања лемних језичака.

Обратите пажњу да ли су језичци за лемљење поравнати.

Пажљиво повуците језичак за лемљење да бисте видели да ли је лабав.

Батерије чији поклопац није чврсто заварен потребно је поново заварити.