Fabricarea bateriilor cu litiu - Proces front-end
Introducere: Cunoștințe de bază despre bateria cu litiu
1. Structura de bază a bateriei cu litiu
Materiale principale: electrod pozitiv, electrod negativ, electrolit, diafragmă
Structură: rotundă, pătrată; Laminat, înfășurat
Formă: polimer (ambalaj flexibil), ioni de litiu lichid (carcasă din oțel)
2. Cum funcționează bateriile cu litiu
Material pozitiv: LiMn2O4, material negativ: grafit
În timpul încărcării, Li+ din electrodul pozitiv și Li+ din electrolit converg către electrodul negativ pentru a obține electroni, care se reduc la Li încorporat în materialul de carbon al electrodului negativ. În timpul descărcării, Li încorporat în materialul de carbon negativ pierde electroni și intră în electrolit, iar Li+ din electrolit se deplasează la electrodul pozitiv.
3. Principiul compoziției bateriei cu litiu
Structura electrodului pozitiv:
LiMn2O4(manganat de litiu)+ agent conductor (negru de acetilenă)+ adeziv (PVDF)+ colector de fluid (folie de aluminiu) electrod pozitiv
Structura electrodului negativ:
Grafit + agent conductor (negru de acetilenă) + adeziv (PVDF) + colector de fluid (folie de cupru) electrod negativ
4. Proces de încărcare
Sursa de alimentare încarcă bateria, în acest moment electronul e de pe electrodul pozitiv trece la electrodul negativ prin circuitul extern, iar ionul de litiu pozitiv Li+"salturi"în electrolit de la electrodul pozitiv,"urcă"prin orificiul mic curbat de pe diafragmă și"înoată"la electrodul negativ, iar electronii care au trecut mult timp sunt combinați.
Reacția la electrodul pozitiv este LiMn2O4 ==Li1-xMn2O4+Xli++Xe(electron).
Reacția la electrodul negativ este 6C+XLi+Xe==LixC6
5. Procesul de descărcare
Bateria se descarcă, în acest moment electronul e de pe electrodul negativ merge către electrodul pozitiv prin circuitul extern, iar ionul de litiu pozitiv Li+"salturi"în electrolit de la electrodul negativ,"urcă"prin gaura mică curbată de pe diafragmă,"înoată"la electrodul pozitiv și se combină cu electronii care au trecut mult timp.
Reacția la electrodul pozitiv este Li1-xMn2O4+xli++xe(electron) ==LiMn2O4
Reacția care are loc pe electrodul negativ este LixC6 == 6C+xLi+xe
6. Fluxul procesului bateriei litiu-ion:
Secțiunea frontală: amestecare, acoperire, rulare, tăiere cu matriță
Secțiunea mijlocie: înfășurare, asamblare, injecție
După segment: formare, partiție, modul
Secțiunea din față
Scopul de producție al proceselor precedente și următoare este de a finaliza fabricarea pieselor polare (pozitive și negative). Procesul principal al primului pas este: amestecare, acoperire, laminare, scutling, producție, tăiere cu matriță, echipamentele implicate includ în principal: mixer, mașină de acoperire, presă cu role, mașină de scuttling, mașină de producție, mașină de tăiat cu matriță etc.
1.Mixing
Amestecarea nămolului (echipament utilizat:mixer în vid) este de a amesteca uniform materialele bateriei cu stare solidă pozitivă și negativă și de a adăuga solvent pentru a amesteca în suspensie. Amestecarea nămolului este punctul de plecare al procesului anterior și este baza pentru finalizarea proceselor ulterioare de acoperire și laminare.
1.1 Dozare pozitivă
Electrodul pozitiv este compus din substanță activă, agent conductor și liant.
1.2Ingredientul electrod negativ (agitare)
Electrodul negativ este compus din material activ, agent conductor, adeziv și dispersant.
2.Strat
Acoperire (echipament utilizat:mașină de acoperire) este procesul de acoperire uniformă a suspensiei amestecate pe folie metalică și de uscare pentru a produce electrozi pozitivi și negativi. Ca veriga centrală a procesului precedent, calitatea execuției procesului de acoperire afectează profund consistența, siguranța și durata de viață a bateriei finite. Prin urmare, mașina de acoperire este cel mai valoros echipament din procesul precedent.
Principiul mașinii de acoperire prin stoarcere
Cum se controlează uniformitatea acoperirii bateriei cu litiu?
Există mulți factori care afectează uniformitatea acoperirii, inclusiv uman, mașină, material, metodă și mediu. Cu toate acestea, factorii de bază sunt câteva condiții direct legate de procesul de acoperire: substrat de acoperire, adeziv, rolă de oțel/cauciuc de acoperire și mașină compozită.
1) Substratul de acoperire: include în principal materialul, caracteristicile suprafeței, grosimea și uniformitatea.
2) Adeziv: se referă în principal la vâscozitatea de lucru, afinitatea și aderența la suprafața substratului.
3) Rolă de oțel de acoperire: nu este doar purtătorul direct al adezivului, ci și punctul de referință pentru suportul de acoperire a substratului și rola de cauciuc, deci este nucleul întregului mecanism de acoperire. Uniformitatea acoperirii este afectată de toleranțele de formă și poziție, rigiditate, calitatea echilibrului dinamic și static, calitatea suprafeței, uniformitatea temperaturii și condițiile de deformare termică.
4) Rolă de acoperire: Rola de cauciuc se referă la o variabilă importantă a calității acoperirii și la materialul său (cum ar fi durata de viață a stratului adeziv), duritatea, toleranța de poziție, rigiditatea, calitatea echilibrului dinamic și static, calitatea suprafeței și deformarea termică. starea afectează și uniformitatea acoperirii.
5) Mașină compozită: este platforma de bază pentru acoperire, care include nu numai precizia și sensibilitatea rolei de oțel de acoperire și mecanismul de presare a rolei de cauciuc, ci și designul celei mai mari viteze de funcționare și stabilitatea generală a mașinii.
3. Tăiere de rulare(producție)
Presare cu role (echipament utilizat:presa cu role) este să compacteze și mai mult electrodul acoperit, crescând astfel densitatea de energie a bateriei. Planeitatea electrodului laminat afectează direct efectul de procesare al procesului de tăiere ulterior, iar uniformitatea materialului activ al electrodului afectează indirect și performanța celulei bateriei.
Despicare (echipament utilizat:mașină de tăiat) este procesul de tăiere continuă a unei bobine mai late de piese polare în mai multe bucăți înguste de lățimea dorită. Eșecul de rupere a polarizatorului în timpul tăierii se datorează acțiunii de forfecare, iar netezimea marginii după tăiere (fără bavuri sau flambaj) este cheia pentru evaluarea performanței mașinii de tăiere.
3.1 Producția de electrozi pozitivi
După ce acoperirea electrodului pozitiv este uscată, rolele trebuie aliniate în timpul procesului. Rola este folosită pentru compactarea plăcii polare, iar în prezent există două procese: presare la cald și presare la rece. Compactarea prin presare la cald are o rată de revenire mai mare în comparație cu presarea la rece; Dar procesul de presare la rece este relativ simplu și ușor de operat și controlat. Echipamentul principal al cilindrului este ajustat la următoarele valori de proces: densitatea de compactare, rata de rebound și alungirea. În același timp, este important de reținut că suprafața polarizatorului trebuie să fie fără așchii, blocuri dure, pierderi de material, margini ondulate și goluri nu trebuie sparte.
3.2 Producția de electrozi negativi
Producția de electrod negativ este operată în mod similar cu electrodul pozitiv, dar designul procesului este diferit.
