A lítium akkumulátor gyártási folyamatának teljes kézikönyve

A lítium akkumulátor gyártási folyamatának teljes kézikönyve

Az ion akkumulátorok összetett rendszer, amely pozitív elektródát, negatív elektródát, szeparátort, elektrolitot, áramgyűjtőt és -kötőanyagot, vezető anyagot stb. tartalmaz. A reakciók magukban foglalják a pozitív és negatív elektródák elektrokémiai reakcióit, a lítium-ion- és elektronvezetést, valamint a hődiffúziót. A lítium akkumulátorok gyártási folyamata viszonylag hosszú, több mint 50 folyamatot foglal magában.

A lítium akkumulátorok formájuk szerint hengeres elemekre, négyzet alakú akkumulátorokra és puha akkumulátorokra oszthatók, bizonyos gyártási folyamatok eltérései mellett. Összességében azonban a lítium akkumulátor gyártási folyamata az elülső folyamatra (elektródagyártás), a középső folyamatra (cellaszintézis) és a hátsó folyamatra (alakítás és csomagolás) osztható. A lítium-ion akkumulátorok magas biztonsági teljesítménykövetelményei miatt rendkívül magas követelmények vonatkoznak a lítium-ion berendezések pontosságára, stabilitására és automatizálási szintjére az akkumulátor gyártási folyamatában.

A lítium akkumulátoros berendezés olyan technológiai berendezés, amely megrendelt folyamatokat használ nyersanyagok, például pozitív és negatív elektródák, elválasztó anyagok és elektrolit előállítására. A lítium akkumulátoros berendezések jelentős hatással vannak a lítium akkumulátorok teljesítményére és költségére, és ez az egyik meghatározó tényező. A különböző folyamatfolyamatok szerint a lítium akkumulátoros berendezések front-end berendezésekre, középső berendezésekre és háttérberendezésekre oszthatók. A lítium akkumulátor gyártósoron az elülső, középső és háttérberendezések értéke körülbelül 4:3:3.

Az előző eljárás gyártási célja a (pozitív és negatív) elektródalemezek gyártásának befejezése. Az előző szakasz fő folyamata a keverést, bevonatot, hengerlést, hasítást, szeletelést és stancolást foglalja magában. Az érintett berendezések főként: keverőgép, bevonógép, görgős prés, hasítógép, szeletelőgép, stancológép stb.

A szuszpenziós keverés (felhasznált berendezés: vákuumkeverő) a pozitív és negatív szilárdtest-akkumulátorok egyenletes összekeverését, majd oldószer hozzáadásával a zagyba keverését jelenti. A zagykeverés az előző folyamat kiindulópontja, és a későbbi bevonási, hengerlési és egyéb folyamatok befejezésének alapja.

A bevonat (felhasznált berendezés: bevonógép) a felkevert iszap egyenletes bevonása a fémfóliára, és szárítása pozitív és negatív lemezek készítéséhez. Az előző folyamat fő láncszemeként a bevonási folyamat minősége mélyen befolyásolja a kész akkumulátor konzisztenciáját, biztonságát és élettartamát. Ezért a bevonógép az előző folyamat legértékesebb berendezése.

A görgős préselés (a használt berendezés: görgős prés) a bevont elektróda további tömörítését szolgálja, ezáltal növelve az akkumulátor energiasűrűségét. A hengerelt elektróda lapossága közvetlenül befolyásolja a későbbi hasítási folyamat feldolgozási hatását, és az elektródában lévő hatóanyagok egyenletessége közvetve az akkumulátorcella teljesítményét is.

A hasítás (felhasznált berendezés: hasítógép) az a folyamat, amikor egy széles pólustekercset folyamatosan több keskeny, kívánt szélességű darabra hasítanak. Az elektródalemez vágás közbeni törését a nyíróhatás okozza, és a vágás utáni él simasága (sorja és kihajlás nélkül) a kulcs a hasítógép teljesítményének értékeléséhez.

A gyártás (felhasznált berendezés: gyártógép) magában foglalja a levágott elektródadarabok elektródafüleinek hegesztését, védőszalag felvitelét, az elektródafülek ragasztóval történő becsomagolását, vagy az elektródafülek lézervágással történő kialakítását, amely felhasználható a későbbi tekercselési folyamatokhoz. A stancolt vágás (a használt berendezés: stancológép) a lyukasztás és bevonatos poláris lemezek formázása a további folyamatokhoz.

A középfolyamat gyártási célja az akkumulátorcellák gyártásának befejezése. A különböző típusú lítium akkumulátorok középfolyamatának technológiai ütemtervében és gyártósor-berendezéseiben eltérések mutatkoznak. A köztes eljárás lényege az összeszerelési folyamat, konkrétan az előző eljárásból készült (pozitív és negatív) elektródalapok rendezett összeszerelése a membránnal és az elektrolittal. A négyzetes (tekercses), hengeres (tekercses) és flexibilis (réteges) akkumulátorok eltérő energiatároló szerkezete miatt szembetűnő különbségek mutatkoznak a technológiai útitervben és a különböző típusú lítium akkumulátorok gyártósoros berendezéseiben a középfolyamatban. Pontosabban, a négyzet alakú és hengeres akkumulátorok középső szakaszának fő folyamatai közé tartozik a tekercselés, a folyadékbefecskendezés és a csomagolás. Az érintett berendezések főként a következőket foglalják magukban: tekercselő gép, folyadékbefecskendező gép, csomagolóberendezés (héjbeszúró gép, horonyhengerlő gép, tömítőgép, hegesztőgép) stb.; A soft pack akkumulátor középső szakaszának fő folyamata a laminálást, a folyadékbefecskendezést és a csomagolást foglalja magában, az érintett berendezések pedig főként laminálógépet, folyadékfecskendező gépet, csomagolóberendezést stb.

A tekercselés (felhasznált berendezés: tekercselőgép) a gyártási folyamat vagy a tekercselő szerszámvágó gép által előállított elektródalemezek lítium-ion akkumulátorcellákba tekercselésének folyamata, amelyet főként négyzet alakú és kör alakú lítium-ion akkumulátorok gyártására használnak. A tekercselőgép két kategóriába sorolható: négyzet alakú tekercselő gép és hengeres tekercselő gép, amelyeket négyzet alakú és hengeres lítium akkumulátorok gyártására használnak. A hengeres tekercseléshez képest a négyzet alakú tekercselési folyamat magasabb követelményeket támaszt a feszültségszabályozással szemben, így a négyzet alakú tekercselési gép műszaki nehézsége nagyobb.

A laminálás (felhasznált berendezés: laminálógép) a stancolási folyamat során keletkezett egyedi elektródalemezek lítium-ion akkumulátorcellákba rakásának folyamata, amelyeket főként lágyelemek gyártására használnak. A négyzet alakú és hengeres cellákhoz képest a lágy csomagú cellák jelentős előnyökkel rendelkeznek az energiasűrűség, a biztonság és a kisülési teljesítmény tekintetében. Mindazonáltal egyetlen halmozási feladat laminálógép általi elvégzése több részfolyamatot foglal magában, párhuzamosan és összetett mechanizmusok együttműködésével, és a halmozás hatékonyságának javítása összetett dinamikus vezérlési problémák megoldását igényli; A tekercsgép sebessége közvetlenül összefügg a tekercselés hatékonyságával, és a hatékonyság javításának eszközei viszonylag egyszerűek. Jelenleg a laminált sejtek és a sebsejtek között különbség van a termelés hatékonyságában és hozamában.

A folyadékbefecskendező gép (felhasznált berendezés: folyadékfecskendező gép) az akkumulátor elektrolitjának mennyiségi befecskendezésére szolgál a cellába.

A cellák csomagolása (például héjbehelyező gép, horonyhengerlő gép, tömítőgép, hegesztőgép használatával) magában foglalja a tekercsmag behelyezését a cellahéjba.

A folyamat későbbi szakaszának gyártási célja a csomagolássá történő átalakítás befejezése. A középső szakasztól kezdve kialakult a lítium akkumulátor cella funkcionális szerkezete, az utóbbi szakasz jelentősége pedig annak aktiválása, tesztelése, válogatása, összeszerelése, biztonságos és stabil lítium akkumulátor termék kialakítása. A folyamat későbbi szakaszának főbb folyamatai a következők: formálás, szétválasztás, tesztelés, válogatás, stb. Az érintett berendezések elsősorban: töltő- és kisütési motorok, vizsgáló berendezések stb.

A formálás (töltő-kisütő motor segítségével) az akkumulátorcella első töltésen keresztüli aktiválásának folyamata, melynek során a negatív elektród felületén hatékony passzivációs film (SEI film) keletkezik, amely eléri a lítium akkumulátor "inicializálását". A kapacitás felosztása (használt berendezés: töltő- és kisütési motor), más néven "kapacitáselemzés" az átalakított akkumulátorcella töltési és kisütési folyamatára utal a tervezési szabványok szerint, az akkumulátorcella kapacitásának mérésére. Az akkumulátorcella töltési és kisütési folyamata a képződési és kapacitásleválasztási folyamaton megy keresztül, így a töltő- és kisütési motor a leggyakrabban használt hátsó magberendezés. A töltő-kisütési motor minimális munkaegysége a „csatorna”. Egy "egység" (BOX) több "csatornából" áll, és több "egység" kombinálva töltő- és kisütési motort alkot.

A tesztelést (felhasznált berendezés: vizsgáló berendezés) töltés, kisütés és pihentetés előtt és után kell elvégezni; A válogatás az észlelési eredmények alapján meghatározott szabványok szerint kialakított és felosztott elemek osztályozását és kiválasztását jelenti. Az észlelési és válogatási folyamat jelentősége nemcsak a minősíthetetlen termékek kiküszöbölésében rejlik, hanem azért is, mert a lítium-ion akkumulátorok gyakorlati alkalmazásai során a cellákat gyakran párhuzamosan vagy sorosan kombinálják. Ezért a hasonló teljesítményű cellák kiválasztása segíthet az akkumulátor optimális általános teljesítményének elérésében.

A lítium akkumulátorok gyártása nem választható el a lítium akkumulátor gyártó berendezésektől. Magában az akkumulátorban felhasznált anyagokon túl a gyártási folyamat és a gyártóberendezések is fontos tényezők, amelyek meghatározzák az akkumulátor teljesítményét. A kezdeti időkben a kínai lítium akkumulátoros berendezések főként importra támaszkodtak. Több évnyi gyors fejlődés után a kínai lítium akkumulátorokat gyártó cégek fokozatosan megelőzték a japán és koreai berendezéseket gyártó vállalatokat technológia, hatékonyság, stabilitás és egyéb szempontok tekintetében, és előnyük van a költséghatékonyság, az értékesítés utáni karbantartás és egyéb szempontok tekintetében. Jelenleg a hazai lítium akkumulátoros berendezésekkel foglalkozó vállalkozások klasztere alakult ki, amely a nemzetközi piacra belépő kínai csúcskategóriás berendezések névjegykártyájává vált. A lítium akkumulátorok vezetőinek vertikális szövetségével és tengerentúli terjeszkedésével a lítium akkumulátoros berendezések profitáltak a downstream terjeszkedésből, és a gyors növekedési lehetőségek új időszakát nyitották meg.