С бързото развитие налитиева батерияВ индустрията, сценариите на приложение на литиевите батерии продължават да се разширяват и се превръщат в незаменимо енергийно устройство в живота и работата на хората. Що се отнася до производствения процес на производителите на литиеви батерии по поръчка, той включва главно съставки, покритие, листове, подготовка, навиване, огъване, валцоване, печене, впръскване на течности, заваряване и др. Следното представя ключовите моменти от производствения процес на литиеви батерии. Съставки на положителния електрод Положителният електрод на литиевите батерии се състои от активни материали, проводими агенти, лепила и др. Първо, суровините се потвърждават и изпичат. Най-общо казано, проводимият агент трябва да се изпече при ≈120℃ за 8 часа, а лепилото PVDF трябва да се изпече при ≈80℃ за 8 часа. Дали активните материали (LFP, NCM и др.) изискват печене и сушене зависи от състоянието на суровините. В момента, общият цех за литиеви батерии изисква температура ≤40℃ и влажност ≤25% относителна влажност. След завършване на сушенето, PVDF лепилото (PVDF разтворител, NMP разтвор) трябва да се приготви предварително. Качеството на PVDF лепилото е от решаващо значение за вътрешното съпротивление и електрическите характеристики на батерията. Факторите, които влияят върху нанасянето на лепилото, включват температура и скорост на разбъркване. Колкото по-висока е температурата, толкова пожълтяването на лепилото ще повлияе на адхезията. Ако скоростта на разбъркване е твърде висока, лепилото може лесно да се повреди. Специфичната скорост на въртене зависи от размера на дисперсионния диск. Най-общо казано, линейната скорост на дисперсионния диск е 10-15 м/с (в зависимост от оборудването). В този момент смесителният резервоар трябва да включи циркулиращата вода, а температурата трябва да бъде ≤30°C.

Катодната суспензия се добавя на порции. В този момент е необходимо да се обърне внимание на реда на добавяне на материалите. Първо се добавя активният материал и проводимият агент, разбърква се бавно, след което се добавя лепилото. Времето за подаване и съотношението на подаване също трябва стриктно да се спазват в съответствие с производствения процес на литиеви батерии. Второ, скоростта на въртене и скоростта на въртене на оборудването трябва да се контролират стриктно. Най-общо казано, линейната скорост на дисперсия трябва да бъде над 17 m/s. Това зависи от производителността на устройството. Различните производители се различават значително. Също така, контролирайте вакуума и температурата на смесване. На този етап е необходимо редовно да се следи размерът на частиците и вискозитетът на суспензията. Размерът и вискозитетът на частиците са тясно свързани със съдържанието на твърди вещества, свойствата на материала, последователността на подаване и производствения процес на литиеви батерии. В този случай конвенционалният процес изисква температура ≤30℃, влажност ≤25% относителна влажност и степен на вакуум ≤-0.085 mpa. Суспензията се прехвърля в резервоар за прехвърляне или бояджийски цех. След прехвърляне, суспензията трябва да се пресява. Целта е да се филтрират едри частици, да се утаят и да се отстранят феромагнитни и други вещества. Големите частици ще повлияят на покритието и могат да причинят прекомерно саморазреждане на батерията или риск от късо съединение; твърде много феромагнитен материал в суспензията може да причини прекомерно саморазреждане на батерията и други дефекти. Изискванията към процеса на производство на литиеви батерии са: температура ≤ 40°C, влажност ≤ 25% относителна влажност, размер на отворите на ситото ≤ 100 mesh и размер на частиците ≤ 15μm.

Отрицателен електродСъставки Отрицателният електрод на литиевата батерия се състои от активен материал, проводим агент, свързващо вещество и диспергатор. Първо, потвърдете суровините. Традиционната анодна система е процес на смесване на водна основа (разтворителят е дейонизирана вода), така че няма специални изисквания за сушене на суровините. Процесът на производство на литиеви батерии изисква проводимостта на дейонизираната вода да бъде ≤1us/cm. Изисквания за работилницата: температура ≤40℃, влажност ≤25%RH. Пригответе лепилото. След като суровините са определени, първо трябва да се приготви лепилото (съставено от CMC и вода). В този момент графитът C и проводимият агент се изсипват в смесител за сухо смесване. Препоръчително е да не се използва вакуумна помпа или да се включва циркулираща вода, тъй като частиците се екструдират, търкат и нагряват по време на сухото смесване. Скоростта на въртене е ниска - 15~20 оборота в минута, цикълът на остъргване и смилане е 2-3 пъти, а интервалът от време е ≈15 минути. Изсипете лепилото в смесителя и започнете да вакуумирате (≤-0.09mpa). Стиснете гумата на ниска скорост от 15~20 об/мин за 2 пъти, след което регулирайте скоростта (ниска скорост 35 об/мин, висока скорост 1200~1500 об/мин) и оставете да работи около 15 мин~60 мин според мокрия процес на всеки производител. Накрая изсипете SBR в блендера. Препоръчва се разбъркване на ниска скорост, тъй като SBR е дълговерижен полимер. Ако скоростта на въртене е твърде висока за продължителен период от време, молекулярната верига лесно ще се скъса и ще загуби активност. Препоръчва се разбъркване на ниска скорост от 35-40 об/мин и висока скорост от 1200-1800 об/мин за 10-20 минути. Тествайте вискозитет (2000~4000 mPa.s), размер на частиците (35um≤), съдържание на твърди вещества (40-70%), степен на вакуум и размер на ситото (≤100 mesh). Специфичните стойности на процеса ще варират в зависимост от физичните свойства на материала и процеса на смесване. Работилницата изисква температура ≤30℃ и влажност ≤25%RH. Покритие на катодното покритие. Процесът на производство на литиеви батерии се отнася до екструдиране или пръскане на катодна суспензия върху повърхността AB на алуминиевия токоприемник, с единична повърхностна плътност от ≈20~40 mg/cm2 (тип тройна литиева батерия). Температурата на пещта обикновено е над 4 до 8 възела, а температурата на печене на всяка секция се регулира между 95°C и 120°C според реалните нужди, за да се избегнат напречни пукнатини и капки на разтворител по време на печене. Съотношението на скоростта на валяка за трансферно покритие е 1,1-1,2, а позицията на пролуката се изтънява с 20-30um, за да се избегне прекомерно уплътняване на позицията на етикета поради „опашка“ по време на циклиране на батерията, което може да доведе до утаяване на литий. Влажност на покритието ≤2000-3000ppm (в зависимост от материала и процеса). Температурата на положителния електрод в цеха е ≤30℃, а влажността е ≤25%. Схематичната диаграма е следната: Схематична диаграма на лентата за покритие.

Theпроизводство на литиеви батериипроцес напокритие на отрицателния електродОтнася се за екструдиране или пръскане на суспензия от отрицателен електрод върху повърхността AB на медния токоприемник. Единична повърхностна плътност ≈ 10~15 mg/cm2. Температурата на пещта за нанасяне на покритие обикновено има 4-8 секции (или повече), а температурата на печене на всяка секция е 80℃~105℃. Тя може да се регулира според реалните нужди, за да се избегнат пукнатини при печене и напречни пукнатини. Съотношението на скоростта на трансферния валяк е 1,2-1,3, разстоянието е изтънено с 10-15um, концентрацията на боята е ≤3000ppm, температурата на отрицателния електрод в цеха е ≤30℃, а влажността е ≤25%. След като положителното покритие на положителната плоча изсъхне, барабанът трябва да се подравни в рамките на времето за обработка. Валецът се използва за уплътняване на електродния лист (масата на покритието на единица обем). В момента в производствения процес на литиеви батерии има два метода за пресоване на положителни електроди: горещо пресоване и студено пресоване. В сравнение със студеното пресоване, горещото пресоване има по-високо уплътняване и по-ниска скорост на отскок. Процесът на студено пресоване обаче е сравнително прост и лесен за работа и контрол. Основното оборудване на вала е да постигне следните технологични стойности, плътност на уплътняване, скорост на отскок и удължение. В същото време трябва да се отбележи, че върху повърхността на пръта не се допускат крехки стружки, твърди бучки, паднали материали, вълнообразни ръбове и др., а в пролуките не се допускат счупвания. В този случай температурата на работната среда в цеха е: ≤23℃, влажността: ≤25%. Истинската плътност на съвременните конвенционални материали е:

Често използвано уплътняване:

Скорост на отскок: общ отскок 2-3 μm

Удължение: Дебелината на положителния електрод обикновено е ≈1,002

След като навиването на положителния електрод е завършено, следващата стъпка е цялото парче електрод да се раздели на малки ленти с еднаква ширина (съответстваща на височината на батерията). При рязане обърнете внимание на грапавини на полюсния накрайник. Необходимо е полюсните накрайници да се проверят цялостно за грапавини в посоките X и Y с помощта на двуизмерно оборудване. Дължина на надлъжния грапавини при процес Y ≤1/2 H дебелина на диафрагмата. Температурата на околната среда в цеха трябва да бъде ≤23℃, а точката на оросяване трябва да бъде ≤-30℃. Процесът на производство на листове отрицателни електроди за литиеви батерии е същият като този на положителните електроди, но дизайнът на процеса е различен. Температурата на околната среда в цеха трябва да бъде ≤23℃, а влажността трябва да бъде ≤25%. Истинска плътност на обичайните материали за отрицателни електроди:

Често използвано уплътняване на отрицателни електроди: Скорост на отскок: Общо отскок 4-8um Удължение: Положителна плоча обикновено ≈ 1.002 Производственият процес на оголване на положителния електрод от литиева батерия е подобен на процеса на оголване на положителния електрод и двата изискват контрол на грапавини в посоките X и Y. Температурата на околната среда в цеха трябва да бъде ≤23℃, а точката на оросяване трябва да бъде ≤-30℃. След като положителната плоча е готова за оголване, тя трябва да се изсуши (120°C), след което алуминиевият лист се заварява и опакова. По време на този процес трябва да се вземат предвид дължината на пластината и ширината на формоването. Вземайки за пример дизайна **650 (като батерията 18650), дизайнът с открити пластини е предназначен главно да вземе предвид разумното взаимодействие на катодните пластини по време на заваряване на капачката и канала на валцоването. Ако полюсните пластини са открити твърде дълго, лесно може да възникне късо съединение между полюсните пластини и стоманената обвивка по време на процеса на валцоване. Ако издатината е твърде къса, капачката не може да бъде запоена. В момента има два вида ултразвукови заваръчни глави: линейни и точкови. В битовите процеси се използват предимно линейни заваръчни глави поради съображения за свръхток и якост на заваряване. Освен това, за покриване на спойките се използва високотемпературно лепило, главно за да се избегне рискът от късо съединение, причинено от метални замърсявания и метални отломки. Температурата на околната среда в цеха трябва да бъде ≤23℃, точката на оросяване трябва да бъде ≤-30℃, а съдържанието на влага в катода трябва да бъде ≤500-1000ppm.

Подготовка на отрицателна плочаОтрицателната плоча трябва да се изсуши (105-110°C), след което никеловите листове се заваряват и опаковат. Дължината на спойката и ширината на формоването също трябва да се вземат предвид. Температурата на околната среда в цеха трябва да бъде ≤23℃, точката на оросяване трябва да бъде ≤-30℃, а съдържанието на влага в отрицателния електрод трябва да бъде ≤500-1000 ppm. Навиването представлява навиване на сепаратора, листа от положителен електрод и листа от отрицателен електрод в желязна сърцевина чрез навиваща машина. Принципът е положителният електрод да се увие около отрицателния електрод и след това положителните и отрицателните електроди да се разделят чрез сепаратор. Тъй като отрицателният електрод в традиционната система е управляващият електрод в батерията, капацитетът на батерията е по-висок от този на положителния електрод, така че по време на формовъчно зареждане, Li+ на положителния електрод може да се съхранява в „свободното място“ на отрицателния електрод. При навиване трябва да се обърне специално внимание на опъването на намотката и разположението на полюсните накрайници. Твърде малкото опъване на намотката ще повлияе на вътрешното съпротивление и скоростта на поставяне на корпуса. Прекомерното опъване може да доведе до риск от късо съединение или отчупване. Подравняването се отнася до относителното положение на отрицателния електрод, положителния електрод и сепаратора. Ширината на отрицателния електрод е 59,5 мм, на положителния електрод е 58 мм, а на сепаратора е 61 мм. Трите са подравнени по време на възпроизвеждане, за да се избегне рискът от късо съединение. Напрежението на намотката обикновено е между 0,08-0,15 Mpa за положителния полюс, 0,08-0,15 Mpa за отрицателния полюс, 0,08-0,15 Mpa за горната диафрагма и 0,08-0,15 Mpa за долната диафрагма. Конкретните настройки зависят от оборудването и процеса. Температурата на околната среда в този цех е ≤23 ℃, точката на оросяване е ≤-30 ℃, а съдържанието на влага е ≤500-1000 ppm.

Преди да се монтира обвитата батерия в корпуса, е необходим Hi-Pot тест от 200~500V (за да се провери дали високоволтовата батерия е късо съединение), както и почистване с прахосмукачка за допълнителен контрол на праха преди монтирането ѝ в корпуса. Трите основни контролни точки на литиевите батерии са влага, грапавини и прах. След като предишният процес е завършен, поставете долното уплътнение в долната част на батерията, огънете листа с положителен електрод така, че повърхността да е обърната към отвора за намотката на батерията, и накрая го поставете вертикално в стоманената или алуминиевата обвивка. Вземайки за пример тип 18650, външният диаметър ≈ 18 мм + височина ≈ 71,5 мм. Когато площта на напречното сечение на навитата батерия е по-малка от вътрешната площ на напречното сечение на стоманената обвивка, скоростта на поставяне на стоманената обвивка е приблизително 97% до 98,5%. Тъй като трябва да се вземат предвид стойността на отскок на полюсния накрайник и степента на проникване на течността по време на по-късното инжектиране. Същият процес като повърхностния подслой включва сглобяването на горния подслой. Температурата на околната среда в работилницата трябва да бъде ≤23℃, а точката на оросяване трябва да бъде ≤-40℃.

ТъркалянеВ средата на спойката се вкарва спояващ щифт (обикновено изработен от мед или сплав). Често използваните заваръчни щифтове са Φ2,5*1,6 мм, а якостта на заваряване на отрицателния електрод трябва да бъде ≥12N, за да се квалифицира. Ако е твърде ниска, лесно ще причини виртуално запояване и прекомерно вътрешно съпротивление. Ако е твърде висока, лесно ще се завари никеловият слой върху повърхността на стоманената обвивка, което ще доведе до спояващи съединения и скрити опасности като ръжда и течове. Простото разбиране на валцувания жлеб е да се фиксира навитото ядро ​​на батерията върху корпуса без разклащане. В производствения процес на тази литиева батерия трябва да се обърне специално внимание на съчетаването на скоростта на напречно екструдиране и скоростта на надлъжно пресоване, за да се избегне рязане на корпуса с твърде висока напречна скорост, а никеловият слой на прореза ще падне, ако надлъжната скорост е твърде висока, или височината на прореза ще бъде засегната и ще се повлияе на уплътнението. Необходимо е да се провери дали стойностите на процеса за дълбочина на жлеба, удължение и височина на жлеба отговарят на стандартите (чрез практически и теоретични изчисления). Често срещаните размери на котлоните са 1,0, 1,2 и 1,5 мм. След завършване на валцоването на канала, цялата машина трябва да се почисти отново с прахосмукачка, за да се избегнат метални отломки. Степента на вакуум трябва да бъде ≤-0,065 Mpa, а времето за вакуумиране трябва да бъде 1~2 секунди. Изискванията за температура на околната среда в този цех са ≤23 ℃, а точката на оросяване е ≤-40 ℃. Печене на сърцевината на батериите След като цилиндричните листове на батериите са валцувани и валцовани, следващият процес на производство на литиеви батерии е много важен: печене. По време на производството на батерийни клетки се въвежда определено количество влага. Ако влагата не може да се контролира в рамките на стандартния диапазон от време, производителността и безопасността на батерията ще бъдат сериозно засегнати. Обикновено за печене се използва автоматична вакуумна фурна. Подредете клетките за печене спретнато, поставете десиканта във фурната, задайте параметрите и повишете температурата до 85°C (вземете литиево-железни фосфатни батерии като пример). Следните стандарти за печене са за няколко различни спецификации на батерийни клетки:

Инжектиране на течностиПроцесът на производство на литиеви батерии включва тестване на влажността на изпечените батерийни клетки. Едва след достигане на предходните стандарти за изпичане можете да преминете към следващата стъпка: инжектиране на електролита. Бързо поставете изпечените батерии във вакуумната кутия за ръкавици, претеглете и запишете теглото, поставете инжекционната чаша и добавете проектираното тегло електролит в чашата (обикновено се извършва тест с батерия, потопена в течност: батерията се поставя в средата на чашата). Поставете сърцевината на батерията в електролита, накиснете я за определен период от време, тествайте максималния капацитет за абсорбиране на течност на батерията (обикновено напълнете течността според експерименталния обем), поставете я във вакуумна кутия за вакуумиране (степен на вакуум ≤ -0,09 Mpa) и ускорете проникването на електролита в електрода. След няколко цикъла извадете частите на батерията и ги претеглете. Изчислете дали инжектираният обем отговаря на проектната стойност. Ако е по-малък, трябва да се допълни. Ако има твърде много, просто излейте излишното количество, докато не се спазят проектните изисквания. Околната среда на кутията за ръкавици изисква температура ≤23 ℃ и точка на оросяване ≤ -45 ℃.

ЗаваряванеПо време на този процес на производство на литиеви батерии, капакът на батерията трябва да се постави предварително в жабката и да се фиксира върху долната форма на супер заваръчната машина с едната ръка, а сърцевината на батерията да се държи с другата ръка. Подравнете положителния извод на батерията с извода на капака. След като се уверите, че положителният извод е подравнен с извода на капака, стъпете върху ултразвуковата заваръчна машина. След това натиснете педала на заваръчната машина. След това батерията трябва да се провери изцяло, за да се провери заваръчният ефект на спойките.

Наблюдавайте дали спойките са подравнени.

Издърпайте внимателно спойката, за да видите дали е хлабава.

Батерии, чийто капак не е здраво заварен, трябва да бъдат заварени отново.