Sparčiai vystantisličio baterijaPramonėje ličio baterijų taikymo scenarijai toliau plečiasi ir jos tampa nepakeičiamu energijos šaltiniu žmonių gyvenime ir darbe. Kalbant apie individualiai pritaikytų ličio baterijų gamintojų gamybos procesą, ličio baterijų gamybos procesas daugiausia apima ingredientus, dengimą, lakštų gamybą, paruošimą, vyniojimą, apvalkalą, valcavimą, kepimą, skysčio įpurškimą, suvirinimą ir kt. Toliau pateikiami pagrindiniai ličio baterijų gamybos proceso punktai. Teigiamo elektrodo ingredientai Ličio baterijų teigiamą elektrodą sudaro aktyviosios medžiagos, laidžiosios medžiagos, klijai ir kt. Pirmiausia, žaliavos patvirtinamos ir kepamos. Paprastai laidžioji medžiaga turi būti kepama ≈120 ℃ temperatūroje 8 valandas, o klijai PVDF turi būti kepami ≈80 ℃ temperatūroje 8 valandas. Ar aktyviosioms medžiagoms (LFP, NCM ir kt.) reikia kepti ir džiovinti, priklauso nuo žaliavų būklės. Šiuo metu bendroje ličio baterijų dirbtuvėje reikalinga ≈40 ℃ temperatūra ir ≤25 % RH drėgmė. Baigus džiovinimą, iš anksto reikia paruošti PVDF klijus (PVDF tirpiklį, NMP tirpalą). PVDF klijų kokybė yra labai svarbi akumuliatoriaus vidinei varžai ir elektrinėms charakteristikoms. Klijų užtepimą įtakojantys veiksniai yra temperatūra ir maišymo greitis. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo klijų pageltimas paveiks sukibimą. Jei maišymo greitis per didelis, klijai gali būti lengvai pažeisti. Savitasis sukimosi greitis priklauso nuo dispersinio disko dydžio. Apskritai dispersinio disko linijinis greitis yra 10–15 m/s (priklausomai nuo įrangos). Šiuo metu maišymo bake turi būti įjungtas cirkuliuojantis vanduo, o temperatūra turi būti ≤30 °C.

Katodo suspensiją pilkite partijomis. Šiuo metu reikia atkreipti dėmesį į medžiagų įdėjimo tvarką. Pirmiausia įberkite aktyviąją medžiagą ir laidųjį agentą, lėtai išmaišykite, tada įberkite klijus. Maitinimo laikas ir santykis taip pat turi būti griežtai įgyvendinami pagal ličio baterijų gamybos procesą. Antra, įrangos sukimosi greitis ir sukimosi greitis turi būti griežtai kontroliuojami. Apskritai dispersijos linijinis greitis turėtų būti didesnis nei 17 m/s. Tai priklauso nuo įrenginio našumo. Skirtingi gamintojai labai skiriasi. Taip pat kontroliuokite maišymo vakuumą ir temperatūrą. Šiame etape reikia reguliariai matuoti suspensijos dalelių dydį ir klampumą. Dalelių dydis ir klampumas yra glaudžiai susiję su kietosios medžiagos kiekiu, medžiagos savybėmis, tiekimo seka ir ličio baterijų gamybos procesu. Šiuo metu įprastam procesui reikalinga temperatūra ≤30 ℃, drėgmė ≤25 % RH ir vakuumo laipsnis ≤-0,085 mpa. Perkelkite suspensiją į perkėlimo baką arba dažymo cechą. Po perkėlimo ją reikia sijoti. Tikslas – išfiltruoti dideles daleles, nusodinti ir pašalinti feromagnetines ir kitas medžiagas. Didelės dalelės paveiks dangą ir gali sukelti per didelį akumuliatoriaus savaiminį išsikrovimą arba trumpojo jungimo pavojų; per didelis feromagnetinės medžiagos kiekis suspensijoje gali sukelti per didelį akumuliatoriaus savaiminį išsikrovimą ir kitus defektus. Šio ličio akumuliatoriaus gamybos proceso reikalavimai yra šie: temperatūra ≤ 40 °C, drėgmė ≤ 25 % RH, sieto akučių dydis ≤ 100 akučių ir dalelių dydis ≤ 15 μm.

Neigiamas elektrodasSudedamosios dalys Ličio baterijos neigiamas elektrodas sudarytas iš aktyviosios medžiagos, laidžiosios medžiagos, rišiklio ir dispergento. Pirmiausia patvirtinkite žaliavas. Tradicinė anodų sistema yra vandens pagrindu pagamintas maišymo procesas (tirpiklis yra dejonizuotas vanduo), todėl žaliavoms nėra specialių džiovinimo reikalavimų. Ličio baterijos gamybos procese dejonizuoto vandens laidumas turi būti ≤1us/cm. Dirbtuvių reikalavimai: temperatūra ≤40℃, drėgmė ≤25% RH. Paruoškite klijus. Nustačius žaliavas, pirmiausia reikia paruošti klijus (sudarytų iš CMC ir vandens). Šiuo metu grafitą C ir laidžiąją medžiagą supilkite į maišytuvą sausam maišymui. Rekomenduojama nesiurbti ir neįjungti cirkuliuojančio vandens, nes sauso maišymo metu dalelės yra ekstruzuojamos, trinamos ir kaitinamos. Sukimosi greitis yra mažas, 15–20 aps./min., grandymo ir malimo ciklas yra 2–3 kartus, o intervalo laikas yra ≈15 min. Supilkite klijus į maišytuvą ir pradėkite siurbti (≤-0,09 MPa). Du kartus paspauskite gumą mažu greičiu – 15–20 aps./min., tada pakoreguokite greitį (mažas greitis – 35 aps./min., didelis greitis – 1200–1500 aps./min.) ir palaikykite apie 15–60 min., atsižvelgdami į kiekvieno gamintojo naudojamą drėgnojo apdorojimo procesą. Galiausiai supilkite SBR į maišytuvą. Rekomenduojama maišyti mažu greičiu, nes SBR yra ilgos grandinės polimeras. Jei sukimosi greitis ilgą laiką bus per didelis, molekulinė grandinė lengvai nutrūks ir praras aktyvumą. Rekomenduojama maišyti mažu greičiu – 35–40 aps./min. – ir dideliu greičiu – 1200–1800 aps./min. – 10–20 minučių. Patikrinkite klampumą (2000–4000 mPa.s), dalelių dydį (35 μm ≤), kietųjų dalelių kiekį (40–70 %), vakuumo laipsnį ir sietelio tankį (≤100 akių). Konkrečios proceso vertės skirsis priklausomai nuo medžiagos fizinių savybių ir maišymo proceso. Dirbtuvėms reikalinga temperatūra ≤30 ℃, o drėgmė ≤25 % RH. Katodo danga Ličio baterijos gamybos procesas reiškia katodo suspensijos išspaudimą arba purškimą ant aliuminio srovės kolektoriaus AB paviršiaus, kurio vieno paviršiaus tankis yra ≈20–40 mg/cm2 (trijų komponentų ličio baterijos tipas). Krosnies temperatūra paprastai yra didesnė nei 4–8 mazgai, o kiekvienos sekcijos kepimo temperatūra reguliuojama nuo 95 °C iki 120 °C pagal faktinius poreikius, kad būtų išvengta skersinių įtrūkimų ir tirpiklio lašėjimo kepimo metu. Perkėlimo dangos volelio greičio santykis yra 1,1–1,2, o tarpo padėtis sumažinama 20–30 μm, kad būtų išvengta per didelio etiketės padėties sutankinimo dėl „uodegos“ akumuliatoriaus ciklo metu, dėl ko gali susidaryti ličio nuosėdos. Dangos drėgmė ≤2000–3000 ppm (priklausomai nuo medžiagos ir proceso). Teigiamo elektrodo temperatūra dirbtuvėse yra ≤30 ℃, o drėgmė ≤25 %. Scheminė diagrama yra tokia: Dangos juostos schema.

Theličio baterijų gamybaprocesasneigiamo elektrodo dangareiškia neigiamo elektrodo suspensijos išspaudimą arba purškimą ant vario srovės kolektoriaus AB paviršiaus. Vieno paviršiaus tankis ≈ 10~15 mg/cm2. Dengimo krosnies temperatūra paprastai turi 4-8 sekcijas (ar daugiau), o kiekvienos sekcijos kepimo temperatūra yra 80 ℃ ~ 105 ℃. Ją galima reguliuoti pagal faktinius poreikius, kad būtų išvengta kepimo įtrūkimų ir skersinių įtrūkimų. Perdavimo volelio greičio santykis yra 1,2-1,3, tarpas ploninamas 10-15 μm, dažų koncentracija yra ≤3000 ppm, neigiamo elektrodo temperatūra dirbtuvėse yra ≤30 ℃, o drėgmė yra ≤25 %. Kai teigiamos plokštės teigiama danga išdžiūsta, būgną reikia išlyginti per proceso laiką. Volelis naudojamas elektrodo lakštui sutankinti (padengimo masė tūrio vienete). Šiuo metu ličio baterijų gamybos procese yra du teigiamo elektrodo presavimo metodai: karštasis presavimas ir šaltasis presavimas. Palyginti su šaltuoju presavimu, karštasis presavimas pasižymi didesniu sutankinimu ir mažesniu atšokimo greičiu. Tačiau šalto presavimo procesas yra gana paprastas, lengvai valdomas ir kontroliuojamas. Pagrindinė volo įranga skirta pasiekti šias proceso vertes: sutankinimo tankį, atšokimo greitį ir pailgėjimą. Tuo pačiu metu reikėtų atkreipti dėmesį, kad ant strypo paviršiaus neleidžiama trapių drožlių, kietų gabalėlių, nukritusių medžiagų, banguotų briaunų ir pan., o tarpuose neleidžiama įtrūkimų. Šiuo metu dirbtuvių aplinkos temperatūra: ≤23 ℃, drėgmė: ≤25 %. Tikrasis dabartinių įprastų medžiagų tankis:

Dažniausiai naudojamas tankinimas:

Atšokimo greitis: bendras atšokimas 2–3 μm

Pailgėjimas: Teigiamo elektrodo lakšto ilgis paprastai yra ≈1,002

Užbaigus teigiamo elektrodo suvyniojimą, kitas žingsnis – padalinti visą elektrodo gabalėlį į mažas vienodo pločio juosteles (atitinkančias akumuliatoriaus aukštį). Pjaustant atkreipkite dėmesį į poliaus antgalio užgauliojimus. Būtina išsamiai patikrinti poliaus antgalius, ar nėra užgauliojimų X ir Y kryptimis, naudojant dvimatę įrangą. Išilginio užgaulio ilgio procesas Y≤1/2 H diafragmos storis. Dirbtuvių aplinkos temperatūra turi būti ≤23 ℃, o rasos taškas turi būti ≤-30 ℃. Ličio akumuliatoriaus neigiamų elektrodų lakštų gamybos procesas yra toks pat kaip ir teigiamų elektrodų, tačiau proceso planas skiriasi. Dirbtuvių aplinkos temperatūra turi būti ≤23 ℃, o drėgmė – ≤25 %. Tikrasis įprastų neigiamų elektrodų medžiagų tankis:

Dažniausiai naudojamas neigiamo elektrodo sutankinimas: atšokimo greitis: bendras atšokimo greitis 4–8 μm; pailgėjimas: teigiama plokštė paprastai ≈ 1,002. Ličio akumuliatoriaus teigiamo elektrodo nuėmimo gamybos procesas yra panašus į teigiamo elektrodo nuėmimo procesą, ir abiem atvejais reikia kontroliuoti X ir Y ašių įpjovas. Dirbtuvių aplinkos temperatūra turi būti ≤23 ℃, o rasos taškas – ≤-30 ℃. Kai teigiama plokštė yra paruošta nuimti, ją reikia išdžiovinti (120 °C), o tada suvirinti ir supakuoti aliuminio lakštą. Šio proceso metu reikia atsižvelgti į skirtuko ilgį ir liejimo plotį. Pavyzdžiui, **650 konstrukcijos (pvz., 18650 baterijos) atveju konstrukcija su atvirais skirtukais daugiausia skirta pagrįstam katodo skirtukų bendradarbiavimui suvirinant dangtelį ir ritinėlio griovelį. Jei poliaus skirtukai per ilgai atviri, valcavimo proceso metu tarp poliaus skirtukų ir plieninio korpuso gali lengvai atsirasti trumpasis jungimas. Jei iškyša per trumpa, dangtelio negalima lituoti. Šiuo metu yra dviejų tipų ultragarsinio suvirinimo galvutės: linijinės ir taškinės. Buitiniuose procesuose linijinės suvirinimo galvutės dažniausiai naudojamos dėl viršsrovės ir suvirinimo stiprumo. Be to, litavimo skirtukams padengti naudojami aukštos temperatūros klijai, daugiausia siekiant išvengti trumpojo jungimo rizikos, kurią sukelia metalo šerpetojimas ir metalo šiukšlės. Dirbtuvių aplinkos temperatūra turi būti ≤23 ℃, rasos taškas turi būti ≤-30 ℃, o katodo drėgmės kiekis turi būti ≤500-1000 ppm.

Neigiamos plokštelės paruošimasNeigiamą plokštelę reikia išdžiovinti (105–110 °C), tada nikelio lakštai suvirinami ir supakuojami. Taip pat reikia atsižvelgti į litavimo juostelių ilgį ir formavimo plotį. Dirbtuvių aplinkos temperatūra turėtų būti ≤23 ℃, rasos taškas turėtų būti ≤-30 ℃, o neigiamo elektrodo drėgmės kiekis turėtų būti ≤500–1000 ppm. Apvija – tai separatoriaus, teigiamo elektrodo ir neigiamo elektrodo lakštų vyniojimas į geležies šerdį naudojant vyniojimo mašiną. Principas yra apvynioti teigiamą elektrodą neigiamu elektrodu, o tada atskirti teigiamą ir neigiamą elektrodus per separatorių. Kadangi tradicinėje sistemoje neigiamas elektrodas yra akumuliatoriaus konstrukcijos valdymo elektrodas, talpa yra didesnė nei teigiamo elektrodo, todėl formuojamojo įkrovimo metu teigiamo elektrodo Li+ gali būti laikomas neigiamo elektrodo „laisvoje vietoje“. Apvyniojant reikia atkreipti ypatingą dėmesį į apvijos įtempimą ir polių išdėstymą. Per mažas apvijos įtempimas turės įtakos vidinei varžai ir korpuso įdėjimo greičiui. Per didelis įtempimas gali sukelti trumpojo jungimo arba įtrūkimo riziką. Išlyginimas reiškia neigiamo elektrodo, teigiamo elektrodo ir separatoriaus santykinę padėtį. Neigiamo elektrodo plotis yra 59,5 mm, teigiamo elektrodo – 58 mm, o separatoriaus – 61 mm. Atkūrimo metu visi trys elektrodai yra išlyginti, kad būtų išvengta trumpojo jungimo rizikos. Apvijos įtempimas paprastai yra nuo 0,08 iki 0,15 MPa teigiamam poliui, 0,08 iki 0,15 MPa neigiamam poliui, 0,08 iki 0,15 MPa viršutinei diafragmai ir 0,08 iki 0,15 MPa apatinei diafragmai. Konkretūs reguliavimai priklauso nuo įrangos ir proceso. Šių dirbtuvių aplinkos temperatūra yra ≤23 ℃, rasos taškas yra ≤-30 ℃, o drėgmės kiekis yra ≤500–1000 ppm.

Prieš įdedant korpusą į akumuliatoriaus šerdį, reikia atlikti 200–500 V „Hi-Pot“ bandymą (norint patikrinti, ar aukštos įtampos akumuliatoriuje nėra trumpojo jungimo), taip pat prieš įdedant į korpusą reikia išsiurbti, kad būtų galima dar labiau kontroliuoti dulkes. Trys pagrindiniai ličio baterijų kontrolės taškai yra drėgmė, šerdys ir dulkės. Baigus ankstesnį procesą, į akumuliatoriaus šerdies apačią įdėkite apatinę tarpinę, sulenkite teigiamo elektrodo lakštą taip, kad paviršius būtų nukreiptas į akumuliatoriaus šerdies apvijos kaiščio angą, ir galiausiai įdėkite jį vertikaliai į plieninį arba aliuminio korpusą. Pavyzdžiui, 18650 tipo baterijų išorinis skersmuo yra ≈ 18 mm + aukštis ≈ 71,5 mm. Kai apvyniotos šerdies skerspjūvio plotas yra mažesnis už plieninio korpuso vidinį skerspjūvio plotą, plieninio korpuso įdėjimo greitis yra maždaug 97–98,5 %. Kadangi reikia atsižvelgti į poliaus antgalio atšokimo vertę ir skysčio prasiskverbimo laipsnį vėlesnio įpurškimo metu. Tas pats procesas, kaip ir paviršiaus pagrindo atveju, apima viršutinio pagrindo surinkimą. Dirbtuvės aplinkos temperatūra turėtų būti ≤23 ℃, o rasos taškas – ≤-40 ℃.

RiedėjimasĮ litavimo šerdies vidurį įkišamas litavimo kaištis (dažniausiai pagamintas iš vario arba lydinio). Dažniausiai naudojami suvirinimo kaiščiai yra Φ2,5 * 1,6 mm, o neigiamo elektrodo suvirinimo stipris turi būti ≥12 N, kad būtų galima jį patikrinti. Jei jis per mažas, lengvai susidarys virtualus litavimas ir per didelė vidinė varža. Jei jis per didelis, nikelio sluoksnis nuo plieninio korpuso paviršiaus gali būti lengvai nuvirintas, dėl to susidarys litavimo jungtys, o tai gali sukelti paslėptus pavojus, tokius kaip rūdys ir nuotėkis. Paprastas griovelių valcavimo supratimas yra pritvirtinti suvyniotą akumuliatoriaus šerdį prie korpuso nekratant. Šios ličio baterijos gamybos procese ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas skersinio ekstruzijos greičio ir išilginio presavimo greičio suderinimui, kad korpusas nebūtų perpjautas per dideliu skersiniu greičiu, nes jei išilginis greitis bus per didelis, įpjovos nikelio sluoksnis nukris arba bus paveiktas įpjovos aukštis ir sandarumas. Būtina patikrinti, ar griovelio gylio, išplėtimo ir griovelio aukščio proceso vertės atitinka standartus (praktiniais ir teoriniais skaičiavimais). Įprasti kaitlenčių dydžiai yra 1,0, 1,2 ir 1,5 mm. Užbaigus valcavimo griovelį, visą mašiną reikia dar kartą išsiurbti, kad būtų išvengta metalo šiukšlių. Vakuumo laipsnis turėtų būti ≤-0,065 MPa, o siurbimo laikas turėtų būti 1–2 s. Šios dirbtuvės aplinkos temperatūros reikalavimai yra ≤23 ℃, o rasos taškas – ≤-40 ℃. Baterijos šerdies kepimas. Susukus cilindrinius baterijų lakštus ir išdrožus grioveliais, labai svarbus kitas ličio baterijų gamybos procesas: kepimas. Gaminant baterijų elementus, į juos patenka tam tikras drėgmės kiekis. Jei drėgmės negalima kontroliuoti standartiniame diapazone per tam tikrą laiką, tai labai paveiks baterijos veikimą ir saugumą. Paprastai kepimui naudojama automatinė vakuuminė krosnis. Tvarkingai išdėstykite kepamas ląsteles, įdėkite sausiklį į orkaitę, nustatykite parametrus ir pakelkite temperatūrą iki 85 °C (kaip pavyzdį imant ličio geležies fosfato baterijas). Toliau pateikiami kelių skirtingų baterijų elementų specifikacijų kepimo standartai:

Skysčio įpurškimasLičio akumuliatoriaus gamybos procesas apima iškeptų akumuliatoriaus elementų drėgmės bandymą. Tik pasiekus ankstesnius iškepimo standartus, galima pereiti prie kito etapo: elektrolito įpurškimo. Greitai įdėkite iškeptus akumuliatorius į vakuuminę pirštinių dėžutę, pasverkite ir užrašykite svorį, uždėkite įpurškimo puodelį ir įpilkite numatytą elektrolito svorį į puodelį (paprastai atliekamas akumuliatoriaus bandymas su skysčiu: įdėkite akumuliatorių į puodelio vidurį). Įdėkite akumuliatoriaus šerdį į elektrolitą, kurį laiką pamirkykite, patikrinkite maksimalų akumuliatoriaus skysčio sugerties pajėgumą (paprastai pripildykite skysčio pagal eksperimentinį tūrį), įdėkite jį į vakuuminę dėžutę vakuumui (vakuumo laipsnis ≤ -0,09 MPa) ir pagreitinkite elektrolito įsiskverbimą į elektrodą. Po kelių ciklų išimkite akumuliatoriaus dalis ir jas pasverkite. Apskaičiuokite, ar įpurškimo tūris atitinka projektinę vertę. Jei jis mažesnis, jį reikia papildyti. Jei yra per daug, tiesiog išpilkite perteklių, kol atitiksite projektinius reikalavimus. Pirštinių dėžutės aplinkai reikalinga temperatūra ≤23 ℃, o rasos taškas ≤ -45 ℃.

SuvirinimasGaminant ličio bateriją, iš anksto reikia įdėti baterijos dangtelį į pirštinių dėžutę, viena ranka pritvirtinti dangtelį prie apatinės super suvirinimo aparato formos, o kita ranka laikyti baterijos šerdį. Sulygiuokite teigiamą baterijos elemento kontaktą su dangtelio kontakto kontaktu. Įsitikinę, kad teigiamas kontaktas sutampa su dangtelio kontakto kontaktu, užlipkite ant ultragarsinio suvirinimo aparato. Tada užlipkite ant suvirinimo aparato kojinio jungiklio. Po to reikia kruopščiai patikrinti baterijos bloką, kad būtų patikrintas litavimo jungčių suvirinimo efektas.

Stebėkite, ar litavimo skirtukai yra sulygiuoti.

Švelniai patraukite litavimo skirtuką, kad pamatytumėte, ar jis neatsilaisvinęs.

Baterijas, kurių dangtelis nėra tvirtai privirintas, reikia privirinti iš naujo.