Зі швидким розвиткомлітієва батареяУ промисловості сценарії застосування літієвих акумуляторів продовжують розширюватися, і вони стають незамінним енергетичним пристроєм у житті та роботі людей. Коли йдеться про виробничий процес виробників літієвих акумуляторів на замовлення, процес виробництва літієвих акумуляторів в основному включає інгредієнти, покриття, листове покриття, підготовку, намотування, обшивку, прокатку, випікання, впорскування рідини, зварювання тощо. Далі представлені ключові моменти процесу виробництва літієвих акумуляторів. Інгредієнти позитивного електрода Позитивний електрод літієвих акумуляторів складається з активних матеріалів, провідних агентів, клеїв тощо. Спочатку сировина підтверджується та випікається. Загалом, провідний агент потрібно випікати при температурі ≈120℃ протягом 8 годин, а клей PVDF - при температурі ≈80℃ протягом 8 годин. Чи потрібні активні матеріали (LFP, NCM тощо) випіканню та сушінню, залежить від стану сировини. Наразі для загального цеху з виробництва літієвих акумуляторів потрібна температура ≤40℃ та вологість ≤25% відносної вологості. Після завершення сушіння необхідно заздалегідь підготувати клей PVDF (розчинник PVDF, розчин NMP). Якість клею PVDF має вирішальне значення для внутрішнього опору та електричних характеристик акумулятора. Фактори, що впливають на нанесення клею, включають температуру та швидкість перемішування. Чим вища температура, тим пожовтіння клею вплине на адгезію. Якщо швидкість перемішування занадто висока, клей можна легко пошкодити. Питома швидкість обертання залежить від розміру дисперсійного диска. Загалом, лінійна швидкість дисперсійного диска становить 10-15 м/с (залежно від обладнання). У цей час змішувальний бак повинен увімкнути циркуляцію води, а температура повинна бути ≤30°C.

Катодну суспензію додавайте партіями. На цьому етапі необхідно звертати увагу на порядок додавання матеріалів. Спочатку додайте активний матеріал та провідний агент, повільно перемішайте, а потім додайте клей. Час подачі та коефіцієнт подачі також повинні суворо дотримуватися відповідно до процесу виробництва літієвих акумуляторів. По-друге, необхідно суворо контролювати швидкість обертання та швидкість обертання обладнання. Загалом, лінійна швидкість дисперсії повинна бути вище 17 м/с. Це залежить від продуктивності пристрою. Різні виробники сильно відрізняються. Також слід контролювати вакуум та температуру змішування. На цьому етапі необхідно регулярно визначати розмір частинок та в'язкість суспензії. Розмір частинок та в'язкість тісно пов'язані з вмістом твердих речовин, властивостями матеріалу, послідовністю подачі та процесом виробництва літієвих акумуляторів. У цьому випадку звичайний процес вимагає температури ≤30℃, вологості ≤25% відносної вологості та ступеня вакууму ≤-0,085 МПа. Перенесіть суспензію в передавальний резервуар або фарбувальний цех. Після переміщення суспензію необхідно просіяти. Мета полягає в тому, щоб відфільтрувати великі частинки, осадити та видалити феромагнітні та інші речовини. Великі частинки впливатимуть на покриття та можуть спричинити надмірний саморозряд акумулятора або ризик короткого замикання; занадто велика кількість феромагнітного матеріалу в суспензії може спричинити надмірний саморозряд акумулятора та інші дефекти. Вимоги до процесу виробництва літієвих акумуляторів: температура ≤ 40°C, вологість ≤ 25% відносної вологості, розмір сітки ≤ 100 меш та розмір частинок ≤ 15 мкм.

Негативний електродІнгредієнти Негативний електрод літієвої батареї складається з активного матеріалу, провідного агента, сполучної речовини та диспергатора. Спочатку перевірте сировину. Традиційна анодна система являє собою процес змішування на водній основі (розчинником є ​​деіонізована вода), тому немає особливих вимог до сушіння сировини. Процес виробництва літієвої батареї вимагає, щоб провідність деіонізованої води була ≤1 мкс/см. Вимоги до цеху: температура ≤40℃, вологість ≤25% відносної вологості. Підготовка клею. Після визначення сировини спочатку необхідно підготувати клей (що складається з КМЦ та води). На цьому етапі залийте графіт C та провідний агент у змішувач для сухого змішування. Рекомендується не пилососити або не вмикати циркуляцію води, оскільки частинки екструдуються, розтираються та нагріваються під час сухого змішування. Швидкість обертання низька 15~20 об/хв, цикл шкребіння та подрібнення 2-3 рази, а інтервал часу ≈15 хв. Залийте клей у змішувач та почніть пилососити (≤-0,09 МПа). Стисніть гуму на низькій швидкості 15~20 об/хв протягом 2 разів, потім відрегулюйте швидкість (низька швидкість 35 об/хв, висока швидкість 1200~1500 об/хв) і перемішуйте протягом приблизно 15 хв~60 хв відповідно до мокрого процесу кожного виробника. Нарешті, вилийте SBR у блендер. Рекомендується перемішувати на низькій швидкості, оскільки SBR є довголанцюговим полімером. Якщо швидкість обертання занадто висока протягом тривалого часу, молекулярний ланцюг легко розірветься та втратить активність. Рекомендується перемішувати на низькій швидкості 35-40 об/хв та високій швидкості 1200-1800 об/хв протягом 10-20 хвилин. Перевірте в'язкість (2000~4000 мПа·с), розмір частинок (35 мкм ≤), вміст твердих речовин (40-70%), ступінь вакууму та розмір сітки (≤100 меш). Конкретні значення процесу залежатимуть від фізичних властивостей матеріалу та процесу змішування. Для роботи в цеху потрібна температура ≤30℃ та вологість ≤25% відносної вологості. Нанесення катодного покриття. Процес виробництва літієвих акумуляторів полягає в екструдуванні або напиленні катодної суспензії на поверхню AB алюмінієвого струмознімачів, з одиничною поверхневою щільністю ≈20~40 мг/см2 (тип потрійних літієвих акумуляторів). Температура печі зазвичай перевищує 4-8 вузлів, а температура випікання кожної секції регулюється від 95°C до 120°C відповідно до фактичних потреб, щоб уникнути поперечних тріщин та крапель розчинника під час випікання. Співвідношення швидкості ролика перенесення покриття становить 1,1-1,2, а положення зазору зменшується на 20-30 мкм, щоб уникнути надмірного ущільнення положення етикетки через хвостовики під час циклічного розрядження/розрядки акумулятора, що може призвести до осадження літію. Вологість покриття ≤2000-3000 ppm (залежно від матеріалу та процесу). Температура позитивного електрода в цеху ≤30℃, а вологість ≤25%. Схематична діаграма виглядає наступним чином: Схема покриття стрічкою.

Theвиробництво літієвих батарейпроцеспокриття негативного електродаВідноситься до екструдування або розпилення суспензії негативного електрода на поверхню AB мідного струмознімачів. Поверхнева щільність ≈ 10~15 мг/см2. Температура печі для нанесення покриття зазвичай має 4-8 секцій (або більше), а температура випікання кожної секції становить 80℃~105℃. Її можна регулювати відповідно до фактичних потреб, щоб уникнути тріщин при випіканні та поперечних тріщин. Коефіцієнт швидкості передавального ролика становить 1,2-1,3, зазор зменшується на 10-15 мкм, концентрація фарби ≤3000 ppm, температура негативного електрода в цеху ≤30℃, а вологість ≤25%. Після висихання позитивного покриття позитивної пластини барабан необхідно вирівняти протягом часу процесу. Ролик використовується для ущільнення листа електрода (маса покриття на одиницю об'єму). Наразі у виробництві літієвих акумуляторів існує два методи пресування позитивних електродів: гаряче пресування та холодне пресування. Порівняно з холодним пресуванням, гаряче пресування має вище ущільнення та нижчу швидкість відскоку. Однак процес холодного пресування є відносно простим, легким в експлуатації та контролі. Основне обладнання вальця призначене для досягнення таких значень процесу, як щільність ущільнення, швидкість відскоку та видовження. Водночас слід зазначити, що на поверхні стрижня не допускаються крихкі відколи, тверді грудки, осипання матеріалу, хвилясті краї тощо, а в зазорах не допускаються розриви. У цей час температура навколишнього середовища в цеху: ≤23℃, вологість: ≤25%. Істинна щільність сучасних традиційних матеріалів:

Часто використовуване ущільнення:

Швидкість відскоку: загальний відскок 2-3 мкм

Подовження: шар позитивного електрода зазвичай ≈1,002

Після завершення намотування позитивного електрода наступним кроком є ​​розділення всієї частини електрода на невеликі смужки однакової ширини (що відповідає висоті акумулятора). Під час розрізання звертайте увагу на задирки полюсного наконечника. Необхідно ретельно перевірити полюсні наконечники на наявність задирок у напрямках X та Y за допомогою двовимірного обладнання. Поздовжня довжина задирок (процес) Y ≤1/2 товщини діафрагми H. Температура навколишнього середовища в цеху повинна бути ≤23℃, а точка роси ≤-30℃. Процес виготовлення листів негативних електродів для літієвих акумуляторів такий самий, як і для позитивних електродів, але конструкція процесу відрізняється. Температура навколишнього середовища в цеху повинна бути ≤23℃, а вологість ≤25%. Істинна щільність звичайних матеріалів негативних електродів:

Зазвичай використовується ущільнення негативного електрода: швидкість відскоку: загальний відскок 4-8 мкм. Подовження: позитивна пластина зазвичай ≈ 1,002. Процес виробництва зачистки позитивного електрода літієвої батареї подібний до процесу зачистки позитивного електрода, і в обох випадках необхідно контролювати задирки в напрямках X та Y. Температура навколишнього середовища в цеху повинна бути ≤23 ℃, а точка роси - ≤-30 ℃. Після того, як позитивна пластина готова до зачистки, її потрібно висушити (120 °C), а потім зварити та упаковати алюмінієвий лист. Під час цього процесу необхідно враховувати довжину виводів та ширину формування. Взявши за приклад конструкцію **650 (наприклад, акумулятор 18650), конструкція з відкритими виводами в основному враховує розумну взаємодію катодних виводів під час зварювання ковпачка та канавки валку. Якщо полюсні виводи залишаються відкритими занадто довго, під час процесу прокатки може легко виникнути коротке замикання між полюсними виводами та сталевою оболонкою. Якщо вивод занадто короткий, ковпачок не можна припаяти. Наразі існує два типи ультразвукових зварювальних головок: лінійні та точкові. У побутових процесах здебільшого використовуються лінійні зварювальні головки з міркувань перевантаження по струму та міцності зварювання. Крім того, для покриття паяних контактів використовується високотемпературний клей, головним чином для запобігання ризику коротких замикань, спричинених металевими задирками та металевим уламком. Температура навколишнього середовища в цеху повинна бути ≤23℃, точка роси ≤-30℃, а вміст вологи в катоді повинен бути ≤500-1000 ppm.

Підготовка негативної пластиниНегативну пластину потрібно висушити (105-110°C), потім нікелеві листи зварюють та упаковують. Також слід враховувати довжину та ширину паяльного виводу. Температура навколишнього середовища в цеху повинна бути ≤23℃, точка роси ≤-30℃, а вміст вологи в негативному електроді ≤500-1000 ppm. Намотування полягає в намотуванні сепаратора, листа позитивного електрода та листа негативного електрода в залізний сердечник за допомогою намотувального верстата. Принцип полягає в тому, щоб обмотати позитивний електрод негативним електродом, а потім розділити позитивний та негативний електроди за допомогою сепаратора. Оскільки негативний електрод традиційної системи є керуючим електродом акумуляторної батареї, його ємність вища, ніж у позитивного електрода, тому під час заряджання літій+ позитивного електрода може зберігатися у «вакансії» негативного електрода. Під час намотування слід звернути особливу увагу на натяг обмотки та розташування полюсного наконечника. Занадто малий натяг обмотки вплине на внутрішній опір та швидкість вставки корпусу. Надмірний натяг може призвести до короткого замикання або відколів. Вирівнювання стосується відносного положення негативного електрода, позитивного електрода та сепаратора. Ширина негативного електрода становить 59,5 мм, позитивного електрода – 58 мм, а сепаратора – 61 мм. Під час відтворення всі три електроди вирівнюються, щоб уникнути ризику короткого замикання. Натяг обмотки зазвичай становить від 0,08 до 0,15 МПа для позитивного полюса, 0,08-0,15 МПа для негативного полюса, 0,08-0,15 МПа для верхньої діафрагми та 0,08-0,15 МПа для нижньої діафрагми. Конкретні налаштування залежать від обладнання та процесу. Температура навколишнього середовища в цьому цеху ≤23 ℃, точка роси ≤-30 ℃, а вміст вологи ≤500-1000 ppm.

Перед встановленням корпусу акумулятора в корпус необхідно провести випробування Hi-Pot на 200~500 В (щоб перевірити, чи не закорочений високовольтний акумулятор), а також провести пилососіння для подальшого контролю пилу перед встановленням у корпус. Три основні контрольні точки літієвих акумуляторів - це волога, задирки та пил. Після завершення попереднього процесу вставте нижню прокладку в нижню частину акумуляторного осердя, зігніть лист позитивного електрода так, щоб поверхня була спрямована до отвору обмотки осердя акумулятора, і, нарешті, вставте його вертикально в сталевий або алюмінієвий корпус. Візьмемо для прикладу тип 18650, зовнішній діаметр якого ≈ 18 мм + висота ≈ 71,5 мм. Коли площа поперечного перерізу намотаного осердя менша за внутрішню площу поперечного перерізу сталевого корпусу, швидкість вставки сталевого корпусу становить приблизно від 97% до 98,5%. Оскільки необхідно враховувати значення відскоку полюсного наконечника та ступінь проникнення рідини під час подальшого введення. Той самий процес, що й для поверхневої підкладки, включає складання верхньої підкладки. Температура навколишнього середовища в цеху повинна бути ≤23℃, а точка роси ≤-40℃.

РоллінгВставляє паяльний штифт (зазвичай виготовлений з міді або сплаву) у середину припою. Зазвичай використовуються зварювальні штифти розміром Φ2,5*1,6 мм, а міцність зварювання негативного електрода повинна бути ≥12 Н для кваліфікації. Якщо вона занадто низька, це легко призведе до віртуального паяння та надмірного внутрішнього опору. Якщо вона занадто висока, легко зварити нікелевий шар на поверхні сталевого корпусу, що призведе до паяних з'єднань, що спричинить приховані небезпеки, такі як іржа та витік. Просте розуміння канавки для намотування полягає в тому, щоб закріпити намотаний осердя акумулятора на корпусі без трясіння. У процесі виробництва цього літієвого акумулятора слід приділяти особливу увагу узгодженню швидкості поперечної екструзії та швидкості поздовжнього пресування, щоб уникнути різання корпусу з занадто високою поперечною швидкістю, а нікелевий шар надрізу відпаде, якщо поздовжня швидкість буде занадто високою, або висота надрізу буде порушена, що вплине на герметизацію. Необхідно перевірити, чи відповідають технологічні значення глибини, розширення та висоти канавки стандартам (за практичними та теоретичними розрахунками). Звичайні розміри варильної поверхні становлять 1,0, 1,2 та 1,5 мм. Після завершення накатки канавки всю машину необхідно знову пропилососити, щоб уникнути потрапляння металевих частинок. Ступінь вакууму повинен бути ≤-0,065 МПа, а час вакуумування - 1~2 с. Вимоги до температури навколишнього середовища в цьому цеху становлять ≤23 ℃, а точка роси - ≤-40 ℃. Випікання сердечника акумулятора Після прокатки та нанесення канавок на циліндричні листи акумулятора наступним дуже важливим процесом виробництва літієвих акумуляторів є випікання. Під час виробництва акумуляторних елементів вводиться певна кількість вологи. Якщо вологість не може контролюватися в межах стандартного діапазону часу, це серйозно вплине на продуктивність та безпеку акумулятора. Як правило, для випікання використовується автоматична вакуумна піч. Акуратно розташуйте елементи для випікання, помістіть осушувач у піч, встановіть параметри та підвищте температуру до 85 °C (на прикладі літій-залізофосфатних акумуляторів). Нижче наведено стандарти випікання для кількох різних специфікацій акумуляторних елементів:

Ін'єкція рідиниПроцес виробництва літієвих акумуляторів включає випробування вологості випечених елементів акумулятора. Тільки після досягнення попередніх стандартів випікання можна переходити до наступного кроку: введення електроліту. Швидко помістіть випечені акумулятори у вакуумну рукавичку, зважте та запишіть вагу, надіньте чашку для введення та додайте розрахункову вагу електроліту в чашку (зазвичай проводиться випробування акумулятора з зануренням у рідину: помістіть акумулятор у середину чашки). Помістіть серцевину акумулятора в електроліт, замочіть його на певний час, перевірте максимальну здатність акумулятора до поглинання рідини (зазвичай заповнюйте рідину відповідно до експериментального об'єму), помістіть її у вакуумну камеру для вакуумування (ступінь вакууму ≤ -0,09 МПа) та прискорте проникнення електроліту в електрод. Після кількох циклів вийміть частини акумулятора та зважте їх. Розрахуйте, чи відповідає об'єм введення розрахунковому значенню. Якщо він менший, його потрібно поповнити. Якщо забагато, просто злийте надлишок, доки не досягнете проектних вимог. Для середовища рукавички потрібна температура ≤23 ℃ та точка роси ≤ -45 ℃.

ЗварюванняПід час виробництва літієвих акумуляторів кришку акумуляторного відсіку слід заздалегідь помістити в бардачок, закріпити її однією рукою на нижній формі суперзварювального апарату, а іншою рукою тримати сердечник акумулятора. Вирівняйте позитивний вивід акумуляторного елемента з виводом кришки. Переконавшись, що позитивний вивід суміщений з виводом кришки, натисніть на ультразвуковий зварювальний апарат. Потім натисніть на ножний перемикач зварювального апарату. Після цього слід ретельно оглянути акумуляторний блок, щоб перевірити зварювальний ефект паяних контактів.

Перевірте, чи вирівняні контакти паяння.

Обережно потягніть за паяльний виступ, щоб перевірити, чи він нещільно прикріплений.

Акумулятори, кришка яких не щільно зварена, необхідно зварювати повторно.