Volledige handleiding voor het productieproces van lithiumbatterijen

Volledige handleiding voor het productieproces van lithiumbatterijen

Ionenbatterijen zijn een complex systeem dat bestaat uit een positieve elektrode, negatieve elektrode, separator, elektrolyt, stroomcollector en bindmiddel, geleidend middel, enz. De betrokken reacties omvatten elektrochemische reacties van positieve en negatieve elektroden, lithiumion- en elektronengeleiding en warmtediffusie. Het productieproces van lithiumbatterijen duurt relatief lang en omvat meer dan 50 processen.

Lithiumbatterijen kunnen afhankelijk van hun vorm worden onderverdeeld in cilindrische batterijen, vierkante batterijen en softpack-batterijen, met bepaalde verschillen in productieprocessen. Over het geheel genomen kan het productieproces van lithiumbatterijen echter worden onderverdeeld in het voorste proces (elektrodeproductie), het middelste proces (celsynthese) en het achterste proces (vorming en verpakking). Vanwege de hoge veiligheidseisen van lithium-ionbatterijen worden er extreem hoge eisen gesteld aan de nauwkeurigheid, stabiliteit en automatiseringsniveau van lithium-ionapparatuur in het batterijproductieproces.

Lithiumbatterijapparatuur is een procesapparatuur die geordende processen gebruikt om grondstoffen te vervaardigen, zoals positieve en negatieve elektrodematerialen, scheidingsmaterialen en elektrolyt. Apparatuur voor lithiumbatterijen heeft een aanzienlijke invloed op de prestaties en kosten van lithiumbatterijen en is een van de bepalende factoren. Volgens verschillende processtromen kan lithiumbatterijapparatuur worden onderverdeeld in front-endapparatuur, middenfaseapparatuur en back-endapparatuur. In de productielijn voor lithiumbatterijen bedraagt ​​de waarde van front-end-, mid-stage- en back-endapparatuur ongeveer 4:3:3.

Het productiedoel van het vorige proces is het voltooien van de productie van (positieve en negatieve) elektrodeplaten. Het hoofdproces van de vorige fase omvat mengen, coaten, walsen, snijden, snijden en stansen. De betrokken apparatuur omvat voornamelijk: mixer, coatingmachine, rollenpers, snijmachine, snijmachine, stansmachine, enz.

Het mengen van de slurry (gebruikte apparatuur: vacuümmixer) is bedoeld om de positieve en negatieve solid-state batterijmaterialen gelijkmatig te mengen en vervolgens oplosmiddel toe te voegen om ze tot slurry te roeren. Het mengen van mest is het startpunt van het voorgaande proces en de basis voor het voltooien van daaropvolgende coating-, wals- en andere processen.

Coaten (gebruikte apparatuur: coatingmachine) is het gelijkmatig aanbrengen van de geroerde slurry op de metaalfolie en deze drogen om positieve en negatieve platen te maken. Als kernschakel van het vorige proces heeft de uitvoeringskwaliteit van het coatingproces een grote invloed op de consistentie, veiligheid en levensduur van de voltooide batterij. Daarom is de coatingmachine de meest waardevolle apparatuur in het vorige proces.

Rollenpersen (gebruikte apparatuur: rollerpers) is bedoeld om de gecoate elektrode verder te verdichten, waardoor de energiedichtheid van de batterij toeneemt. De vlakheid van de gerolde elektrode beïnvloedt direct het verwerkingseffect van het daaropvolgende snijproces, en de uniformiteit van de actieve stoffen in de elektrode beïnvloedt ook indirect de prestaties van de batterijcel.

Splitsen (gebruikte apparatuur: snijmachine) is het proces waarbij een brede rol poolstukken continu in verschillende smalle stukken van de vereiste breedte wordt gesneden. Het breukfalen van de elektrodeplaat tijdens het snijden wordt veroorzaakt door afschuifwerking, en de gladheid van de rand na het snijden (zonder bramen of knikken) is de sleutel tot het evalueren van de prestaties van de snijmachine.

De productie (gebruikte apparatuur: productiemachine) omvat het lassen van de elektrode-oren van de gesneden elektrodestukken, het aanbrengen van beschermtape, het omwikkelen van de elektrode-oren met lijm of het gebruik van lasersnijden om de elektrode-oren te vormen, die kunnen worden gebruikt voor daaropvolgende wikkelprocessen. Stansen (gebruikte apparatuur: stansmachine) is het proces van het ponsen en vormen van gecoate polaire platen voor daaropvolgende processen.

Het productiedoel van het middenproces is het voltooien van de productie van batterijcellen. Er zijn verschillen in de technologische routekaart en productielijnapparatuur van het middenproces van verschillende soorten lithiumbatterijen. De essentie van het tussenproces is het assemblageproces, met name de ordelijke montage van de (positieve en negatieve) elektrodeplaten gemaakt uit het vorige proces met het diafragma en de elektrolyt. Vanwege de verschillende energieopslagstructuren van vierkante (rol), cilindrische (rol) en flexibele (gelaagde) batterijen, zijn er duidelijke verschillen in de technologie-roadmap en productielijnuitrusting van verschillende soorten lithiumbatterijen in het middenproces. Concreet omvatten de belangrijkste processen van de middelste fase van vierkante en cilindrische batterijen het opwinden, vloeistofinjectie en verpakking. De betrokken apparatuur omvat voornamelijk: wikkelmachine, vloeistofinjectiemachine, verpakkingsapparatuur (schaalinbrengmachine, groefwalsmachine, sluitmachine, lasmachine), enz.; Het hoofdproces van de middelste fase van de softpack-batterij omvat lamineren, vloeistofinjectie en verpakking, en de betrokken apparatuur omvat voornamelijk lamineermachine, vloeistofinjectiemachine, verpakkingsapparatuur, enz.

Wikkelen (gebruikte apparatuur: wikkelmachine) is het proces waarbij de elektrodeplaten geproduceerd door het productieproces of de wikkelstansmachine worden gewikkeld in lithium-ionbatterijcellen, voornamelijk gebruikt voor de productie van vierkante en ronde lithium-ionbatterijen. De wikkelmachine kan worden onderverdeeld in twee categorieën: vierkante wikkelmachine en cilindrische wikkelmachine, die respectievelijk worden gebruikt voor de productie van vierkante en cilindrische lithiumbatterijen. Vergeleken met cilindrisch wikkelen stelt het vierkante wikkelproces hogere eisen aan spanningscontrole, dus de technische moeilijkheid van de vierkante wikkelmachine is groter.

Lamineren (gebruikte apparatuur: lamineermachine) is het proces waarbij afzonderlijke elektrodeplaten die tijdens het stansproces worden geproduceerd, worden gestapeld in lithium-ionbatterijcellen, die voornamelijk worden gebruikt voor de productie van softpack-batterijen. Vergeleken met vierkante en cilindrische cellen hebben softpack-cellen aanzienlijke voordelen op het gebied van energiedichtheid, veiligheid en ontladingsprestaties. De voltooiing van een enkele stapeltaak door een lamineermachine omvat echter meerdere subprocessen die parallel lopen en complexe mechanismen samenwerken, en het verbeteren van de stapelefficiëntie vereist het aanpakken van complexe dynamische besturingsproblemen; De snelheid van de wikkelmachine houdt rechtstreeks verband met de wikkelefficiëntie en de middelen om de efficiëntie te verbeteren zijn relatief eenvoudig. Momenteel bestaat er een kloof in productie-efficiëntie en opbrengst tussen gelamineerde cellen en wondcellen.

De vloeistofinjectiemachine (gebruikte apparatuur: vloeistofinjectiemachine) wordt gebruikt om de elektrolyt van de batterij kwantitatief in de cel te injecteren.

Celverpakking (met behulp van apparatuur zoals een schaalinbrengmachine, groefwalsmachine, sluitmachine, lasmachine) omvat het plaatsen van de spoelkern in de celschaal.

Het productiedoel van de latere fase van het proces is om de transformatie naar verpakking te voltooien. Vanaf de middelste fase is de functionele structuur van de lithiumbatterijcel gevormd, en de betekenis van de laatste fase is om deze te activeren, testen, sorteren en assembleren te ondergaan en een veilig en stabiel lithiumbatterijproduct te vormen. De belangrijkste processen van de latere fase van het proces omvatten: vorming, scheiding, testen, sorteren, enz. De betrokken apparatuur omvat voornamelijk: laad- en ontlaadmotoren, testapparatuur, enz.

Vorming (met behulp van een laad- en ontlaadmotor) is het proces waarbij de batterijcel wordt geactiveerd door de eerste lading, waarbij een effectieve passivatiefilm (SEI-film) wordt gegenereerd op het negatieve elektrodeoppervlak om de "initialisatie" van de lithiumbatterij te bereiken. Verdeelcapaciteit (gebruikte apparatuur: laad- en ontlaadmotor), ook wel "analysecapaciteit" genoemd, verwijst naar het proces van opladen en ontladen van de omgebouwde batterijcel volgens ontwerpnormen om de capaciteit van de batterijcel te meten. Het laad- en ontlaadproces van de batterijcel verloopt via het vormings- en capaciteitsscheidingsproces, dus de laad- en ontlaadmotor is de meest gebruikte achterste kernapparatuur. De minimale werkeenheid van een laad- en ontlaadmotor is het "kanaal". Een "eenheid" (BOX) is samengesteld uit verschillende "kanalen", en meerdere "eenheden" worden gecombineerd om een ​​laad- en ontlaadmotor te vormen.

Testen (gebruikte apparatuur: testapparatuur) moeten worden uitgevoerd voor en na het opladen, ontladen en rusten; Sorteren verwijst naar de classificatie en selectie van batterijen die zijn gevormd en verdeeld volgens bepaalde normen op basis van de detectieresultaten. Het belang van het detectie- en sorteerproces is niet alleen het elimineren van niet-gekwalificeerde producten, maar ook omdat in praktische toepassingen van lithium-ionbatterijen cellen vaak parallel of in serie worden gecombineerd. Daarom kan het selecteren van cellen met vergelijkbare prestaties helpen de optimale algehele prestaties van de batterij te bereiken.

De productie van lithiumbatterijen kan niet los worden gezien van de productieapparatuur voor lithiumbatterijen. Naast de materialen die in de batterij zelf worden gebruikt, zijn het productieproces en de productieapparatuur belangrijke factoren die de prestaties van de batterij bepalen. In het begin was de Chinese uitrusting voor lithiumbatterijen voornamelijk afhankelijk van import. Na een aantal jaren van snelle ontwikkeling hebben Chinese fabrikanten van lithiumbatterijapparatuur geleidelijk de Japanse en Koreaanse apparatuurbedrijven overtroffen in termen van technologie, efficiëntie, stabiliteit en andere aspecten, en hebben ze voordelen op het gebied van kosteneffectiviteit, after-salesonderhoud en andere aspecten. Momenteel is er een cluster van binnenlandse ondernemingen voor lithiumbatterijapparatuur gevormd, die een visitekaartje is geworden voor China's hoogwaardige apparatuur die de internationale markt betreedt. Met de verticale alliantie en de overzeese expansie van leiders op het gebied van lithiumbatterijen heeft apparatuur voor lithiumbatterijen geprofiteerd van de stroomafwaartse expansie en een nieuwe periode van snelle groeimogelijkheden ingeluid.