Odată cu dezvoltarea rapidă abaterie cu litiuÎn industrie, scenariile de aplicare ale bateriilor cu litiu continuă să se extindă și să devină un dispozitiv energetic indispensabil în viața și munca oamenilor. Când vine vorba de procesul de producție al producătorilor de baterii cu litiu personalizate, procesul de producție a bateriilor cu litiu include în principal ingrediente, acoperire, învelire, pregătire, înfășurare, decojire, laminare, coacere, injecție de lichide, sudare etc. Următoarele prezintă punctele cheie ale procesului de producție a bateriilor cu litiu. Ingredientele electrodului pozitiv Electrodul pozitiv al bateriilor cu litiu este compus din materiale active, agenți conductivi, adezivi etc. Mai întâi, materiile prime sunt confirmate și coapte. În general, agentul conductiv trebuie copt la ≈120℃ timp de 8 ore, iar adezivul PVDF trebuie copt la ≈80℃ timp de 8 ore. Dacă materialele active (LFP, NCM etc.) necesită coacere și uscare depinde de starea materiilor prime. În prezent, atelierul general de baterii cu litiu necesită o temperatură ≤40℃ și o umiditate ≤25%RH. După finalizarea uscării, adezivul PVDF (solvent PVDF, soluție NMP) trebuie pregătit în avans. Calitatea adezivului PVDF este esențială pentru rezistența internă și performanța electrică a bateriei. Factorii care afectează aplicarea adezivului includ temperatura și viteza de amestecare. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât îngălbenirea adezivului va afecta aderența. Dacă viteza de amestecare este prea mare, adezivul se poate deteriora ușor. Viteza specifică de rotație depinde de dimensiunea discului de dispersie. În general, viteza liniară a discului de dispersie este de 10-15 m/s (în funcție de echipament). În acest moment, rezervorul de amestecare trebuie să pornească apa circulantă, iar temperatura trebuie să fie ≤30°C.

Adăugați suspensia catodică în loturi. În acest moment, trebuie să acordați atenție ordinii de adăugare a materialelor. Mai întâi adăugați materialul activ și agentul conductiv, amestecați încet, apoi adăugați adezivul. Timpul de alimentare și raportul de alimentare trebuie, de asemenea, implementate cu strictețe în conformitate cu procesul de producție a bateriei cu litiu. În al doilea rând, viteza de rotație și viteza de rotație a echipamentului trebuie controlate cu strictețe. În general, viteza liniară de dispersie trebuie să fie peste 17 m/s. Aceasta depinde de performanța dispozitivului. Diferiții producători variază foarte mult. De asemenea, controlați vidul și temperatura amestecării. În această etapă, dimensiunea particulelor și vâscozitatea suspensiei trebuie detectate în mod regulat. Dimensiunea particulelor și vâscozitatea sunt strâns legate de conținutul de solide, proprietățile materialului, secvența de alimentare și procesul de fabricație a bateriei cu litiu. În acest moment, procesul convențional necesită o temperatură ≤30 ℃, umiditate ≤25% RH și un grad de vid ≤-0,085 mpa. Transferați suspensia într-un rezervor de transfer sau într-un atelier de vopsire. După ce suspensia este transferată, aceasta trebuie cernută. Scopul este de a filtra particulele mari, de a precipita și de a îndepărta substanțele feromagnetice și alte substanțe. Particulele mari vor afecta învelișul și pot provoca o autodescărcare excesivă a bateriei sau riscul de scurtcircuit; prea mult material feromagnetic în suspensie poate provoca o autodescărcare excesivă a bateriei și alte defecte. Cerințele procesului de producție a acestui sistem de baterii cu litiu sunt: ​​temperatură ≤ 40°C, umiditate ≤ 25% RH, dimensiunea ochiurilor sitei ≤ 100 mesh și dimensiunea particulelor ≤ 15 µm.

Electrod negativIngrediente Electrodul negativ al bateriei de litiu este compus din material activ, agent conductiv, liant și dispersant. Mai întâi, confirmați materiile prime. Sistemul tradițional de anod este un proces de amestecare pe bază de apă (solventul este apă deionizată), deci nu există cerințe speciale de uscare pentru materiile prime. Procesul de producție a bateriei de litiu necesită o conductivitate a apei deionizate ≤1us/cm. Cerințe atelier: temperatură ≤40℃, umiditate ≤25%RH. Pregătiți adezivul. După determinarea materiilor prime, trebuie mai întâi pregătit adezivul (compus din CMC și apă). În acest moment, turnați grafitul C și agentul conductiv într-un mixer pentru amestecare uscată. Se recomandă să nu aspirați sau să porniți apa circulantă, deoarece particulele sunt extrudate, frecate și încălzite în timpul amestecării uscate. Viteza de rotație este redusă de 15~20rpm, ciclul de răzuire și măcinare este de 2-3 ori, iar intervalul de timp este de ≈15min. Turnați adezivul în mixer și începeți să aspirați (≤-0.09mpa). Strângeți cauciucul la o viteză mică de 15~20 rpm de 2 ori, apoi ajustați viteza (viteză mică 35 rpm, viteză mare 1200~1500 rpm) și rulați timp de aproximativ 15min~60min, în funcție de procesul umed al fiecărui producător. În final, turnați SBR-ul în blender. Se recomandă agitarea la viteză mică, deoarece SBR-ul este un polimer cu lanț lung. Dacă viteza de rotație este prea mare pentru o perioadă lungă de timp, lanțul molecular se va rupe ușor și își va pierde activitatea. Se recomandă agitarea la o viteză mică de 35-40 rpm și la o viteză mare de 1200-1800 rpm timp de 10-20 de minute. Testați vâscozitatea (2000~4000 mPa.s), dimensiunea particulelor (35um≤), conținutul de solide (40-70%), gradul de vid și plasa sitei (≤100 mesh). Valorile specifice ale procesului vor varia în funcție de proprietățile fizice ale materialului și de procesul de amestecare. Atelierul necesită o temperatură ≤30℃ și o umiditate ≤25% RH. Acoperire catodică Procesul de fabricare a bateriilor cu litiu se referă la extrudarea sau pulverizarea suspensiei catodice pe suprafața AB a colectorului de curent din aluminiu, cu o densitate a unei singure suprafețe de ≈20~40 mg/cm2 (tip baterie ternară cu litiu). Temperatura cuptorului este în general peste 4 până la 8 noduri, iar temperatura de coacere a fiecărei secțiuni este ajustată între 95°C și 120°C în funcție de nevoile reale pentru a evita fisurile transversale și picurarea solventului în timpul crăpăturilor prin coacere. Raportul de viteză al rolei de transfer de acoperire este de 1,1-1,2, iar poziția spațiului este subțiată cu 20-30 µm pentru a evita compactarea excesivă a poziției etichetei din cauza depunerilor de coadă în timpul ciclării bateriei, ceea ce poate duce la precipitarea litiului. Umiditatea acoperirii ≤2000-3000 ppm (în funcție de material și proces). Temperatura electrodului pozitiv în atelier este ≤30 ℃, iar umiditatea este ≤25%. Diagrama schematică este următoarea: Diagrama schematică a benzii de acoperire.

Cel/Cea/Cei/Celefabricarea bateriilor cu litiuproces deacoperire cu electrod negativse referă la extrudarea sau pulverizarea suspensiei de electrod negativ pe suprafața AB a colectorului de curent de cupru. Densitatea pe o singură suprafață este ≈ 10~15 mg/cm2. Temperatura cuptorului de acoperire are în general 4-8 secțiuni (sau mai multe), iar temperatura de coacere a fiecărei secțiuni este de 80℃~105℃. Aceasta poate fi ajustată în funcție de nevoile reale pentru a evita fisurile de coacere și fisurile transversale. Raportul de viteză al rolei de transfer este de 1,2-1,3, spațiul este subțiat cu 10-15um, concentrația de vopsea este ≤3000ppm, temperatura electrodului negativ în atelier este ≤30℃, iar umiditatea este ≤25%. După ce acoperirea pozitivă a plăcii pozitive se usucă, tamburul trebuie aliniat în timpul procesului. Rola este utilizată pentru a compacta foaia de electrod (masa pansamentului pe unitatea de volum). În prezent, există două metode de presare a electrodului pozitiv în procesul de fabricație a bateriilor cu litiu: presarea la cald și presarea la rece. Comparativ cu presarea la rece, presarea la cald are o compactare mai mare și o rată de revenire mai mică. Cu toate acestea, procesul de presare la rece este relativ simplu și ușor de operat și controlat. Echipamentul principal al rolei este de a atinge următoarele valori de proces: densitatea de compactare, rata de revenire și alungirea. În același timp, trebuie remarcat faptul că nu sunt permise așchii fragile, bulgări tari, materiale căzute, muchii ondulate etc. pe suprafața piesei de tijă și nu sunt permise rupturi în goluri. În acest moment, temperatura mediului din atelier: ≤23℃, umiditatea: ≤25%. Densitatea reală a materialelor convenționale actuale:

Compactare utilizată în mod obișnuit:

Rată de revenire: revenire generală 2-3 μm

Alungire: Foaia electrodului pozitiv este în general ≈1,002

După ce rularea electrodului pozitiv este finalizată, următorul pas este împărțirea întregii piese de electrod în fâșii mici de aceeași lățime (corespunzătoare înălțimii bateriei). La tăiere, acordați atenție bavurilor piesei polare. Este necesar să inspectați complet piesele polare pentru bavuri în direcțiile X și Y cu ajutorul unui echipament bidimensional. Lungimea bavurii longitudinale a procesului Y≤1/2 H grosimea diafragmei. Temperatura ambiantă a atelierului trebuie să fie ≤23℃, iar punctul de rouă trebuie să fie ≤-30℃. Procesul de fabricație a foilor de electrod negativ pentru foile de electrod negativ pentru bateriile cu litiu este același cu cel al electrozilor pozitivi, dar designul procesului este diferit. Temperatura ambiantă a atelierului trebuie să fie ≤23℃, iar umiditatea trebuie să fie ≤25%. Densitatea reală a materialelor comune pentru electrozi negativi:

Compactarea electrodului negativ utilizată în mod obișnuit: Rată de revenire: Revenire generală 4-8um Alungire: Placă pozitivă în general ≈ 1.002 Procesul de producție pentru dezizolarea electrodului pozitiv al bateriei cu litiu este similar cu procesul de dezizolare a electrodului pozitiv și ambele necesită controlul bavurilor în direcțiile X și Y. Temperatura ambiantă a atelierului trebuie să fie ≤23℃, iar punctul de rouă trebuie să fie ≤-30℃. După ce placa pozitivă este gata de dezizolare, aceasta trebuie uscată (120°C), apoi foaia de aluminiu este sudată și ambalată. În timpul acestui proces, trebuie luate în considerare lungimea și lățimea turnării. Luând ca exemplu modelul **650 (cum ar fi bateria 18650), modelul cu șine expuse are ca scop principal să ia în considerare cooperarea rezonabilă a șinelor catodice în timpul sudării capacului și a canelurii prin laminare. Dacă șinele polare sunt expuse prea mult timp, se poate produce cu ușurință un scurtcircuit între șinele polare și carcasa de oțel în timpul procesului de laminare. Dacă urechea este prea scurtă, capacul nu poate fi lipit. În prezent, există două tipuri de capete de sudură cu ultrasunete: liniare și punctuale. Procesele casnice utilizează în mare parte capete de sudură liniare din cauza considerațiilor privind supracurentul și rezistența sudurii. În plus, se folosește un adeziv la temperatură înaltă pentru a acoperi urmele de lipire, în principal pentru a evita riscul de scurtcircuitare cauzat de bavuri metalice și resturi metalice. Temperatura ambiantă a atelierului trebuie să fie ≤23℃, punctul de rouă trebuie să fie ≤-30℃, iar conținutul de umiditate al catodului trebuie să fie ≤500-1000ppm.

Prepararea plăcii negativePlaca negativă trebuie uscată (105-110°C), apoi foile de nichel sunt sudate și ambalate. De asemenea, trebuie luate în considerare lungimea și lățimea de formare a plăcii de lipire. Temperatura ambiantă a atelierului trebuie să fie ≤23℃, punctul de rouă trebuie să fie ≤-30℃, iar conținutul de umiditate al electrodului negativ trebuie să fie ≤500-1000ppm. Înfășurarea constă în înfășurarea separatorului, a foii electrodului pozitiv și a foii electrodului negativ într-un miez de fier printr-o mașină de înfășurare. Principiul este de a înfășura electrodul pozitiv cu electrodul negativ, apoi de a separa electrozii pozitivi și negativi printr-un separator. Deoarece electrodul negativ al sistemului tradițional este electrodul de control al designului bateriei, capacitatea designului este mai mare decât cea a electrodului pozitiv, astfel încât, în timpul încărcării de formare, Li+-ul electrodului pozitiv poate fi stocat în „spațiul liber” al electrodului negativ. Trebuie acordată o atenție deosebită tensiunii de înfășurare și aranjării piesei polare la înfășurare. O tensiune de înfășurare prea mică va afecta rezistența internă și viteza de inserție a carcasei. Tensiunea excesivă poate duce la riscul de scurtcircuit sau ciobire. Alinierea se referă la poziția relativă a electrodului negativ, electrodului pozitiv și separatorului. Lățimea electrodului negativ este de 59,5 mm, electrodul pozitiv este de 58 mm, iar separatorul este de 61 mm. Cele trei sunt aliniate în timpul redării pentru a evita riscul de scurtcircuit. Tensiunea de înfășurare este în general între 0,08-0,15 Mpa pentru polul pozitiv, 0,08-0,15 Mpa pentru polul negativ, 0,08-0,15 Mpa pentru diafragma superioară și 0,08-0,15 Mpa pentru diafragma inferioară. Ajustările specifice depind de echipament și de proces. Temperatura ambiantă a acestui atelier este ≤23 ℃, punctul de rouă este ≤-30 ℃, iar conținutul de umiditate este ≤500-1000 ppm.

Înainte de instalarea miezului bateriei în carcasă, este necesar un test Hi-Pot de 200~500V (pentru a testa dacă bateria de înaltă tensiune este scurtcircuitată) și aspirarea este necesară pentru a controla suplimentar praful înainte de instalarea în carcasă. Cele trei puncte principale de control ale bateriilor cu litiu sunt umiditatea, bavurile și praful. După finalizarea procesului anterior, introduceți garnitura inferioară în partea inferioară a miezului bateriei, îndoiți foaia electrodului pozitiv astfel încât suprafața să fie orientată spre orificiul de înfășurare al miezului bateriei și, în final, introduceți-o vertical în carcasa de oțel sau carcasa de aluminiu. Luând ca exemplu tipul 18650, diametrul exterior este ≈ 18 mm + înălțimea este ≈ 71,5 mm. Când aria secțiunii transversale a miezului înfășurat este mai mică decât aria secțiunii transversale interioare a carcasei de oțel, rata de inserție a carcasei de oțel este de aproximativ 97% până la 98,5%. Deoarece trebuie luate în considerare valoarea de revenire a piesei polare și gradul de penetrare a lichidului în timpul injecției ulterioare. Același proces ca și în cazul stratului de bază de suprafață include asamblarea stratului de bază superior. Temperatura ambiantă a atelierului trebuie să fie ≤23℃, iar punctul de rouă trebuie să fie ≤-40℃.

RulareIntroduce un știft de lipire (de obicei din cupru sau aliaj) în mijlocul miezului de lipire. Știfturile de sudură utilizate în mod obișnuit au dimensiunile de Φ2,5*1,6 mm, iar rezistența de sudare a electrodului negativ trebuie să fie ≥12N pentru a fi calificată. Dacă este prea mică, va provoca cu ușurință lipire virtuală și rezistență internă excesivă. Dacă este prea mare, este ușor să se sudeze stratul de nichel de pe suprafața carcasei de oțel, rezultând îmbinări de lipire, ducând la pericole ascunse, cum ar fi rugina și scurgerile. Simpla înțelegere a canelurii prin rulare este de a fixa miezul bateriei înfășurat pe carcasă fără a vibra. În procesul de fabricație al acestei baterii cu litiu, trebuie acordată o atenție deosebită potrivirii vitezei de extrudare transversală și a vitezei de presare longitudinală pentru a evita tăierea carcasei la o viteză transversală prea mare, iar stratul de nichel al crestăturii va cădea dacă viteza longitudinală este prea mare sau înălțimea crestăturii va fi afectată și etanșarea va fi afectată. Este necesar să se verifice dacă valorile procesului pentru adâncimea canelurii, extinderea și înălțimea canelurii respectă standardele (prin calcule practice și teoretice). Dimensiunile comune ale plitei sunt 1,0, 1,2 și 1,5 mm. După finalizarea canelurii de laminare, întreaga mașină trebuie aspirată din nou pentru a evita resturile metalice. Gradul de vid trebuie să fie ≤-0,065Mpa, iar timpul de aspirare trebuie să fie de 1~2s. Cerințele privind temperatura ambiantă pentru acest atelier sunt ≤23℃, iar punctul de rouă este ≤-40℃. Coacerea miezului bateriei După ce foile cilindrice ale bateriei sunt laminate și canelate, următorul proces de producție a bateriei cu litiu este foarte important: coacerea. În timpul producției de celule de baterie, se introduce o anumită cantitate de umiditate. Dacă umiditatea nu poate fi controlată în intervalul standard de timp, performanța și siguranța bateriei vor fi serios afectate. În general, pentru coacere se utilizează un cuptor automat cu vid. Aranjați celulele care urmează să fie coapte cu grijă, introduceți desicantul în cuptor, setați parametrii și creșteți temperatura la 85°C (luând ca exemplu bateriile litiu-fier fosfat). Următoarele sunt standardele de coacere pentru mai multe specificații diferite ale celulelor de baterie:

Injecție de lichideProcesul de fabricare a bateriilor cu litiu implică testarea umidității celulelor bateriei coapte. Numai după îndeplinirea standardelor de coacere anterioare se poate trece la pasul următor: injectarea electrolitului. Introduceți rapid bateriile coapte în torpedou-ul cu vid, cântăriți și înregistrați greutatea, puneți cupa de injectare și adăugați greutatea proiectată a electrolitului în cupă (de obicei, se efectuează un test al bateriei cu imersie în lichid: puneți bateria în mijlocul cupei). Introduceți miezul bateriei în electrolit, înmuiați-l pentru o perioadă de timp, testați capacitatea maximă de absorbție a lichidului a bateriei (de obicei, umpleți lichidul în funcție de volumul experimental), introduceți-l într-o cutie de vid pentru a-l vida (gradul de vid ≤ -0,09 MPa) și accelerați penetrarea electrolitului în electrod. După mai multe cicluri, scoateți bucățile bateriei și cântăriți-le. Calculați dacă volumul injectat îndeplinește valoarea proiectată. Dacă este mai mic, trebuie completat. Dacă este prea mult, turnați excesul până când îndepliniți cerințele proiectate. Mediul din torpedou-ul necesită o temperatură ≤23℃ și un punct de rouă ≤-45℃.

SudareÎn timpul procesului de fabricație a bateriei cu litiu, capacul bateriei trebuie plasat în prealabil în torpedou, iar capacul bateriei trebuie fixat pe matrița inferioară a mașinii de sudură cu o mână, iar miezul bateriei trebuie ținut cu cealaltă mână. Aliniați pinul pozitiv al celulei bateriei cu pinul terminal al capacului. După ce ați confirmat că pinul terminalului pozitiv este aliniat cu pinul terminalului capacului, acționați aparatul de sudură cu ultrasunete. Apoi, acționați comutatorul de picior al mașinii de sudură. Ulterior, unitatea bateriei trebuie inspectată complet pentru a verifica efectul de sudare al lipiturilor.

Observați dacă elementele de lipire sunt aliniate.

Trageți ușor de eticheta de lipire pentru a vedea dacă este slăbită.

Bateriile al căror capac nu este sudat ferm trebuie sudate din nou.