Como as baterias são fabricadas?

Como as baterias são fabricadas?

Como transportadora de energia principal na nova era energética, o processo de produção de baterias de lítio integra as principais realizações da ciência dos materiais, fabricação de precisão e tecnologia inteligente. Da perspectiva de toda a cadeia da indústria, este artigo analisa profundamente o processo de produção completo de baterias de lítio do "pó" a "célula da bateria", cobrindo os principais elos como preparação de material, revestimento de eletrodo, montagem de células da bateria e teste de formação e combina parâmetros de processo e seleção de equipamentos para dominar o lógico subjacente da bateria de lítio.

70% do desempenho das baterias de lítio é determinado por matérias -primas. A proporção e pré -tratamento de materiais ativos positivos e negativos, agentes condutores e ligantes são o ponto de partida do processo de fabricação.

1.1 Preparação de materiais de eletrodo positivos

• Mistura de matéria -prima: O óxido de cobalto de lítio (LCO), fosfato de ferro (LFP) ou material ternário (NCM) é usado como matriz e misturado com agentes condutores (como supercondutor de carbono preto) e ligantes (PVDF) na proporção.
• Preparação da solução de cola: Ao usar o processo úmido, o PVDF precisa ser dissolvido em N-metilpirrolidona (NMP) para formar uma solução de cola com viscosidade estável (faixa de viscosidade 2000-4000 mpa · s).
• Dispersão de chorume: A dispersão de alta velocidade é realizada por um misturador planetário sob vácuo (menor ou igual a -0. 085mpa) para garantir uma distribuição uniforme de substâncias ativas (tamanho de partícula menor ou igual a 15μm).

1.2 Preparação de materiais de eletrodo negativo

• Pré -tratamento de grafite: A grafite natural\/artificial é misturada com agente condutor (nanotubos de carbono) e aglutinante (SBR, CMC) após moagem e triagem de esferas e um solvente aquoso (condutividade desionizada de água menor ou igual a 1μs\/cm).
• Controle de estabilidade de chorume: A quebra molecular de cadeia longa é evitada por mistura de etapas (mistura a seco → mistura úmida → Adição de SBR), e a viscosidade é controlada em 2000-4000 mpa · s.

Equipamento -chave: Máquina de mistura de vácuo, Nano Sand Mill, dispersor ultrassônico.

O revestimento é o processo central de conversão de pasta em folhas de eletrodo, que afeta diretamente a densidade de energia e a vida útil da bateria.

2.1 Classificação de processos de revestimento

• Revestimento de lâmina:Adequado para pasta de alto conteúdo sólido (conteúdo sólido do eletrodo positivo 60-70%), precisão da espessura do revestimento ± 1μm.
• Casado de extrusão de fenda:Usado para revestimento ultrafino (densidade negativa da superfície do eletrodo 8-12 mg\/cm²), uniformidade de borda de ± 0. 2mm.

2.2 Controle de parâmetros de secagem

• Cozimento positivo de eletrodo:Projeto de zona de temperatura de vários estágios (95-120 grau), resíduo de solvente menor ou igual a 2000ppm, para evitar rachaduras e "efeito de casca de laranja".
• Banco de eletrodo negativo:secagem de baixa temperatura (80-105 grau), evite oxidação de grafite, controle de umidade menor ou igual a 3000ppm.

Dificuldades técnicas: afinando a borda da folha do eletrodo (desbaste positivo do eletrodo 20-30 μm, eletrodo negativo 10-15 μm), para evitar a concentração de estresse na área da orelha e causar precipitação de lítio.

O eletrodo revestido precisa ser compactado, deslizando e soldagem da guia da bateria para formar um conjunto de eletrodo padronizado.

3.1 Processo de rolagem

• Pressionamento frio e prensagem quente:Pressionamento a quente (80-120) pode aumentar a densidade da compactação (o LFP atinge 2. 4-2. 6g\/cm³) e reduzir a taxa de recuperação (eletrodo positivo menor ou igual a 3μm).
• Controle de alongamento:eletrodo positivo menor ou igual a {{0}}. 2%, eletrodo negativo menor ou igual a 0,12%, para evitar quebras durante o enrolamento.

3.2 Slitting and Tab Solding

• Detecção de rebarbas de corte:O instrumento de medição do elemento secundário a laser é usado, a altura da reviravolta menor ou igual à espessura do diafragma de 1\/2 (como o diafragma de 20μm, a reviravolta menor ou igual a 10μm).
• Soldagem ultrassônica:A resistência a soldagem positiva para o ouvido de alumínio maior que é igual a 8n\/mm², o ouvido negativo do polo de níquel usa a cabeça de soldagem linear para evitar danos sobrecorrentes.

Equipamento -chave:Pressão de rolos de alta precisão,Máquina de corte de eletrodo, Máquina de soldagem de spot da guia da bateria.

O projeto preciso de laminação de folhas de eletrodo e diafragmas é a garantia principal da segurança das células da bateria e da densidade de energia.

4.1 Processo de enrolamento

• Controle de tensão:tensão positiva do eletrodo {{0}}. 08-0. 15mpa, diferença de tensão do diafragma menor ou igual a 0,03MPa, para evitar rugas e cintos quebrados.
• Precisão de alinhamento:Largura do eletrodo negativo> eletrodo positivo 1,5 mm (como eletrodo positivo 58 mm e eletrodo negativo 59,5 mm), desvio central do diafragma menor ou igual a ± 0. 3mm.

4.2 Banela e injeção de líquido

• Secagem a vácuo:Bakamento de 80 graus por 4 horas, teor de umidade menor ou igual a 500ppm, para evitar a decomposição de eletrólitos.
• Injeção de eletrólitos:Proteção de nitrogênio na caixa de luvas (conteúdo de oxigênio menor ou igual a 1 0 ppm), erro de injeção menor ou igual a ± 0,1g, tempo de imersão maior ou igual a 8 horas.

Avanço técnico:O processo de empilhamento substitui o enrolamento (como a bateria da lâmina), a taxa de utilização de espaço aumentou mais de 15%.

A célula da bateria precisa passar por um processamento complexo, como formação, divisão de capacidade e envelhecimento antes de ser transformada em um produto acabado qualificado.

5.1 Processo de formação

• Primeira cobrança e descarga:0. 02C Pequeno ativação de corrente (tensão 3. 0-4. 2V), a temperatura da formação de filme sei é controlada em 25 ± 2 graus.
• Tratamento de escape:Pressurização de alta temperatura (6 0 grau \/0.5mpa) para descarregar o gás residual e reduzir a taxa de expansão.

5.2 Classificação e triagem de capacidade

• Classificação de capacidade:0. 5c Ciclo de carga e descarga, desvio da capacidade menor ou igual a ± 3%, diferença de resistência interna menor ou igual a 5%.
• K Teste de valor:Droa de tensão menor ou igual a 5mV após 72 horas, rastreando células de bateria anormais de auto-descarga.

Atualização inteligente:O sistema de inspeção visual da IA ​​atinge uma taxa de detecção de defeitos da peça de pólo (manchas pretas, arranhões) maior ou igual a 99,9%.

"Classificação de capacidade: Durante o processo de fabricação das baterias, devido a razões de processo, a capacidade real da bateria não pode ser completamente consistente. O processo de classificar as baterias por capacidade através de determinados testes de carga e descarga usandoEquipamento de teste de descarga de carga da bateriaé chamado de classificação de capacidade. "

Material positivo e negativo de homogeneização do eletrodo ➯ revestimento do eletrodo ➯ Rolamento do eletrodo ➯ Livro do eletrodo ➯ Secagem do eletrodo ➯ Encontro de eletrodos ➯ Jelly Roll Inserção em ➯ Soldagem por eletrodos negativos ➯ Grooving de caixa ➯ Soldagem de tampa ➯ Secagem de vácuo ➯ Injeção de eletrolitação ➯ Saling ➯ Saling ➯ Formação da bateria '

"Formação da bateria:Depois que a bateria montada recebe uma certa corrente, os materiais ativos dos eletrodos positivos e negativos da bateria são estimulados e, finalmente, o processo eletroquímico que faz com que a bateria tenha capacidade de descarga é chamado de formação. A bateria só pode ser usada como fonte de energia após a formação. "

A produção de bateria de lítio precisa levar em consideração a eficiência e a sustentabilidade, e o gerenciamento de circuito fechado é necessário da recuperação de poeira ao tratamento de águas residuais.

6.1 Sistema de recuperação de poeira

• Poeira de eletrodo positivo:Remoção de poeira de bolsa + adsorção de carbono ativada, taxa de recuperação maior ou igual a 98%.
• Recuperação do NMP:Purificação da torre de destilação, taxa de reutilização do solvente maior ou igual a 95%.

6.2 Tratamento de águas residuais

• Águas residuais contendo fluoreto:Precipitação química + tratamento com osmose reversa, concentração de íons de fluoreto menor ou igual a 10mg\/L.
• Lodo de grafite:Calcinação em alta temperatura para preparar grafite reciclada, taxa de utilização de recursos maiores ou iguais a 80%.

Processo de bateria de estado sólido:A tecnologia de eletrodo seco elimina o uso de solventes e reduz o consumo de energia em 40%.
Fabricação extrema:4680 célula de bateria cilíndrica grande com design de orelha cheia, o ciclo de produção é aumentado para 300ppm.
Twin digital:Simulação virtual de todo o processo, desde a dispersão da pasta até a formação, reduzindo os custos de tentativa e erro em 70%.
Desde dispersão de material em escala nano até controle inteligente de qualidade, a fabricação de bateria de lítio é uma sinfonia precisa que abrange os níveis de micro e macro.