Kompletna instrukcja procesu produkcji baterii litowych

Kompletna instrukcja procesu produkcji baterii litowych

Baterie jonowe to złożony system obejmujący elektrodę dodatnią, elektrodę ujemną, separator, elektrolit, kolektor prądu i spoiwo, środek przewodzący itp. Zachodzące w nich reakcje obejmują reakcje elektrochemiczne elektrod dodatnich i ujemnych, przewodzenie jonów litu i elektronów oraz dyfuzję ciepła. Proces produkcji baterii litowych jest stosunkowo długi i obejmuje ponad 50 procesów.

Baterie litowe można podzielić na baterie cylindryczne, baterie kwadratowe i baterie miękkie w zależności od ich formy, z pewnymi różnicami w procesach produkcyjnych. Jednakże ogólnie proces produkcji baterii litowych można podzielić na proces główny (produkcja elektrod), proces środkowy (synteza ogniw) i proces tylny (formowanie i pakowanie). Ze względu na wysokie wymagania dotyczące bezpieczeństwa akumulatorów litowo-jonowych, istnieją niezwykle wysokie wymagania dotyczące dokładności, stabilności i poziomu automatyzacji sprzętu litowo-jonowego w procesie produkcji akumulatorów.

Sprzęt do baterii litowych to sprzęt procesowy, który wykorzystuje uporządkowane procesy do produkcji surowców, takich jak materiały na elektrody dodatnie i ujemne, materiały separatorów i elektrolit. Wyposażenie akumulatorów litowych ma znaczący wpływ na wydajność i koszt akumulatorów litowych i jest jednym z czynników decydujących. Zgodnie z różnymi przebiegami procesów, sprzęt akumulatorowy litowo można podzielić na sprzęt front-end, sprzęt na średnim etapie i sprzęt na zapleczu. Na linii produkcyjnej baterii litowych wartość wyposażenia początkowego, średniego i zaplecza wynosi około 4:3:3.

Celem produkcyjnym poprzedniego procesu jest zakończenie produkcji płytek elektrodowych (dodatnich i ujemnych). Główny proces poprzedniego etapu obejmuje mieszanie, powlekanie, walcowanie, cięcie, krojenie i sztancowanie. Zaangażowany sprzęt obejmuje głównie: mikser, maszynę do powlekania, prasę walcową, maszynę do cięcia wzdłużnego, maszynę do krojenia, maszynę do sztancowania itp.

Mieszanie zawiesiny (używany sprzęt: mieszalnik próżniowy) polega na równomiernym wymieszaniu dodatnich i ujemnych materiałów baterii półprzewodnikowej, a następnie dodaniu rozpuszczalnika w celu wymieszania ich w zawiesinie. Mieszanie zawiesiny jest punktem wyjścia poprzedniego procesu i podstawą do zakończenia kolejnych procesów powlekania, walcowania i innych.

Powlekanie (używany sprzęt: maszyna do powlekania) polega na równomiernym pokryciu wymieszanej zawiesiny metalową folią i wysuszeniu w celu uzyskania płyt dodatnich i ujemnych. Jako główne ogniwo poprzedniego procesu, jakość wykonania procesu powlekania ma głęboki wpływ na konsystencję, bezpieczeństwo i żywotność gotowego akumulatora. Dlatego maszyna do powlekania jest najcenniejszym sprzętem w poprzednim procesie.

Prasowanie walcowe (wykorzystywany sprzęt: prasa walcowa) ma na celu dalsze zagęszczenie otulonej elektrody, zwiększając w ten sposób gęstość energii akumulatora. Płaskość walcowanej elektrody wpływa bezpośrednio na efekt przetwarzania późniejszego procesu rozcinania, a jednorodność substancji aktywnych w elektrodzie wpływa również pośrednio na wydajność ogniwa akumulatorowego.

Dzielenie (wykorzystywany sprzęt: maszyna do cięcia wzdłużnego) to proces ciągłego cięcia szerokiego zwoju nabiegunników na kilka wąskich kawałków o wymaganej szerokości. Pęknięcie płytki elektrody podczas cięcia jest spowodowane działaniem ścinającym, a gładkość krawędzi po cięciu (bez zadziorów i wyboczeń) jest kluczem do oceny wydajności maszyny do cięcia wzdłużnego.

Produkcja (wykorzystywany sprzęt: maszyna produkcyjna) obejmuje zespawanie uch elektrod z wyciętych kawałków elektrod, nałożenie taśmy ochronnej, oklejenie uch elektrod klejem lub zastosowanie wycinania laserowego w celu uformowania uch elektrod, które można wykorzystać w kolejnych procesach nawijania. Sztancowanie (wykorzystywany sprzęt: sztancarka) to proces wykrawania i formowania powlekanych płyt polarnych do kolejnych procesów.

Celem produkcyjnym procesu pośredniego jest zakończenie produkcji ogniw akumulatorowych. Istnieją różnice w planie działania technologii i wyposażeniu linii produkcyjnej w środkowym procesie różnych typów baterii litowych. Istotą procesu pośredniego jest proces montażu, a dokładnie uporządkowany montaż płytek elektrody (dodatniej i ujemnej) wytworzonych w poprzednim procesie z membraną i elektrolitem. Ze względu na różne struktury magazynowania energii w przypadku akumulatorów kwadratowych (rolkowych), cylindrycznych (rolkowych) i elastycznych (warstwowych), istnieją oczywiste różnice w planie technologicznym i wyposażeniu linii produkcyjnej różnych typów baterii litowych w środkowym procesie. W szczególności główne procesy środkowego etapu akumulatorów kwadratowych i cylindrycznych obejmują nawijanie, wtrysk cieczy i pakowanie. Zaangażowany sprzęt obejmuje głównie: maszynę do nawijania, maszynę do wtryskiwania cieczy, sprzęt do pakowania (maszyna do wkładania skorupy, maszyna do walcowania rowków, maszyna zgrzewająca, spawarka) itp.; Główny proces środkowego etapu baterii miękkiej obejmuje laminowanie, wtrysk cieczy i pakowanie, a zaangażowany sprzęt obejmuje głównie maszynę do laminowania, maszynę do wtryskiwania cieczy, sprzęt do pakowania itp.

Uzwojenie (wykorzystywany sprzęt: nawijarka) to proces nawijania płytek elektrodowych wytwarzanych w procesie produkcyjnym lub maszyny do nawijania sztancowania w ogniwa akumulatorów litowo-jonowych, stosowane głównie do produkcji kwadratowych i okrągłych akumulatorów litowo-jonowych. Maszynę do nawijania można podzielić na dwie kategorie: maszynę do nawijania kwadratowego i maszynę do nawijania cylindrycznego, które są odpowiednio wykorzystywane do produkcji kwadratowych i cylindrycznych baterii litowych. W porównaniu z uzwojeniem cylindrycznym proces nawijania kwadratowego ma wyższe wymagania dotyczące kontroli napięcia, więc trudność techniczna maszyny do nawijania kwadratowego jest większa.

Laminowanie (wykorzystywany sprzęt: maszyna do laminowania) to proces układania w stosy pojedynczych płytek elektrod powstałych w procesie sztancowania w ogniwa akumulatorów litowo-jonowych, stosowane głównie do produkcji akumulatorów typu soft pack. W porównaniu z ogniwami kwadratowymi i cylindrycznymi, ogniwa miękkie mają znaczące zalety w zakresie gęstości energii, bezpieczeństwa i wydajności rozładowania. Jednakże wykonanie pojedynczego zadania układania w stos przez maszynę do laminowania obejmuje wiele procesów podrzędnych w równoległej i złożonej współpracy mechanizmów, a poprawa wydajności układania w stosy wymaga rozwiązania złożonych problemów związanych ze sterowaniem dynamicznym; Prędkość maszyny nawijającej jest bezpośrednio związana z wydajnością nawijania, a sposoby poprawy wydajności są stosunkowo proste. Obecnie istnieje luka w wydajności produkcji i wydajności pomiędzy ogniwami laminowanymi a komórkami zwiniętymi.

Maszyna do wtryskiwania cieczy (zastosowany sprzęt: maszyna do wtryskiwania cieczy) służy do ilościowego wtryskiwania elektrolitu z akumulatora do ogniwa.

Pakowanie ogniw (przy użyciu sprzętu takiego jak maszyna do wkładania powłoki, maszyna do walcowania rowków, maszyna do uszczelniania, spawarka) polega na umieszczeniu rdzenia cewki w osłonie ogniwa.

Celem produkcyjnym późniejszego etapu procesu jest dokończenie przekształcenia w opakowanie. W środkowym etapie ukształtowała się struktura funkcjonalna ogniwa baterii litowej, a znaczenie ostatniego etapu polega na jego aktywacji, przejściu testów, sortowaniu i montażu oraz utworzeniu bezpiecznego i stabilnego produktu baterii litowej. Główne procesy późniejszego etapu procesu obejmują: formowanie, oddzielanie, testowanie, sortowanie itp. Zaangażowany sprzęt obejmuje głównie: silniki ładujące i rozładowujące, sprzęt testujący itp.

Formowanie (przy użyciu silnika ładującego i rozładowującego) to proces aktywacji ogniwa akumulatora podczas pierwszego ładowania, podczas którego na powierzchni elektrody ujemnej generowana jest skuteczna warstwa pasywacyjna (film SEI) w celu osiągnięcia „inicjalizacji” akumulatora litowego. Dzielenie pojemności (używany sprzęt: silnik ładujący i rozładowujący), zwane również „pojemnością analizującą”, odnosi się do procesu ładowania i rozładowywania przetworzonego ogniwa akumulatora zgodnie ze standardami projektowymi w celu pomiaru pojemności ogniwa akumulatora. Proces ładowania i rozładowywania ogniwa akumulatora przebiega poprzez proces formowania i separacji pojemności, dlatego najczęściej używanym urządzeniem z tylnym rdzeniem jest silnik ładujący i rozładowujący. Minimalną jednostką roboczą silnika ładującego i rozładowującego jest „kanał”. „Jednostka” (BOX) składa się z kilku „kanałów”, a wiele „jednostek” jest połączonych w celu utworzenia silnika ładującego i rozładowującego.

Testowanie (używany sprzęt: sprzęt testujący) należy przeprowadzić przed i po ładowaniu, rozładowywaniu i odpoczynku; Sortowanie odnosi się do klasyfikacji i selekcji akumulatorów, które zostały uformowane i podzielone zgodnie z określonymi standardami w oparciu o wyniki wykrywania. Znaczenie procesu wykrywania i sortowania polega nie tylko na wyeliminowaniu niekwalifikowanych produktów, ale także na tym, że w praktycznych zastosowaniach akumulatorów litowo-jonowych ogniwa często łączone są równolegle lub szeregowo. Dlatego wybór ogniw o podobnej wydajności może pomóc w osiągnięciu optymalnej ogólnej wydajności baterii.

Produkcji baterii litowych nie można oddzielić od urządzeń do produkcji baterii litowych. Oprócz materiałów zastosowanych w samej baterii, proces produkcyjny i sprzęt produkcyjny są ważnymi czynnikami determinującymi wydajność baterii. Na początku produkcja akumulatorów litowych w Chinach opierała się głównie na imporcie. Po kilku latach szybkiego rozwoju chińskie firmy produkujące baterie litowe stopniowo przewyższały japońskie i koreańskie firmy produkujące sprzęt pod względem technologii, wydajności, stabilności i innych aspektów oraz mają przewagę pod względem opłacalności, konserwacji posprzedażnej i innych aspektów. Obecnie powstał klaster krajowych przedsiębiorstw zajmujących się sprzętem do akumulatorów litowych, który stał się wizytówką wysokiej klasy chińskiego sprzętu wchodzącego na rynek międzynarodowy. Dzięki sojuszowi pionowemu i ekspansji zagranicznej liderów baterii litowych, sprzęt wykorzystujący baterie litowe odniósł korzyści z ekspansji na rynku niższego szczebla i zapoczątkował nowy okres możliwości szybkiego wzrostu.