Proseso ng Paggawa ng Lithium Battery

Proseso ng Paggawa ng Lithium Battery

Pangkalahatang panimula sa proseso ng pagmamanupaktura ng baterya ng lithium

Sa mabilis na pag-unlad ngbaterya ng lithiumindustriya, ang mga sitwasyon ng aplikasyon ng mga baterya ng lithium ay patuloy na lumalawak at nagiging isang kailangang-kailangan na aparato ng enerhiya sa buhay at trabaho ng mga tao.Pagdating sa proseso ng produksyon ng mga customized na tagagawa ng baterya ng lithium, ang proseso ng produksyon ng baterya ng lithium ay pangunahing kinabibilangan ng mga sangkap, coating, sheeting, paghahanda, winding, shelling, rolling, baking, liquid injection, welding, atbp. Ang sumusunod ay nagpapakilala sa mga pangunahing punto ng ang proseso ng paggawa ng baterya ng lithium.Mga positibong sangkap ng elektrod Ang positibong elektrod ng mga bateryang lithium ay binubuo ng mga aktibong materyales, conductive agent, adhesives, atbp. Una, ang mga hilaw na materyales ay kinumpirma at inihurnong.Sa pangkalahatan, ang conductive agent ay kailangang i-bake sa ≈120 ℃ sa loob ng 8 oras, at ang pandikit na PVDF ay kailangang i-bake sa ≈80 ℃ sa loob ng 8 oras.Kung ang mga aktibong materyales (LFP, NCM, atbp.) ay nangangailangan ng pagluluto at pagpapatuyo ay depende sa estado ng mga hilaw na materyales.Sa kasalukuyan, ang pangkalahatang pagawaan ng baterya ng lithium ay nangangailangan ng temperatura ≤40 ℃ at halumigmig ≤25%RH.Pagkatapos makumpleto ang pagpapatuyo, ang PVDF glue (PVDF solvent, NMP solution) ay kailangang ihanda nang maaga.Ang kalidad ng PVDF glue ay kritikal sa panloob na resistensya at pagganap ng kuryente ng baterya.Ang mga salik na nakakaapekto sa paggamit ng pandikit ay kinabibilangan ng temperatura at bilis ng pagpapakilos.Kung mas mataas ang temperatura, ang pagdidilaw ng pandikit ay makakaapekto sa pagdirikit.Kung ang bilis ng paghahalo ay masyadong mabilis, ang pandikit ay madaling masira.Ang tiyak na bilis ng pag-ikot ay depende sa laki ng dispersion disk.Sa pangkalahatan, ang linear na bilis ng dispersion disk ay 10-15m/s (depende sa kagamitan).Sa oras na ito, ang tangke ng paghahalo ay kinakailangang i-on ang umiikot na tubig, at ang temperatura ay dapat na ≤30°C.

2

Idagdag ang cathode slurry sa mga batch.Sa oras na ito, kailangan mong bigyang-pansin ang pagkakasunud-sunod ng pagdaragdag ng mga materyales.Idagdag muna ang aktibong materyal at conductive agent, haluin nang dahan-dahan, pagkatapos ay idagdag ang pandikit.Ang oras ng pagpapakain at ratio ng pagpapakain ay dapat ding mahigpit na ipatupad ayon sa proseso ng produksyon ng baterya ng lithium.Pangalawa, ang bilis ng pag-ikot at bilis ng pag-ikot ng kagamitan ay dapat na mahigpit na kinokontrol.Sa pangkalahatan, ang dispersion linear na bilis ay dapat na higit sa 17m/s.Depende ito sa performance ng device.Iba't ibang mga tagagawa ay lubhang nag-iiba.Kontrolin din ang vacuum at temperatura ng paghahalo.Sa yugtong ito, ang laki ng butil at lagkit ng slurry ay kailangang regular na matukoy.Ang laki ng butil at lagkit ay malapit na nauugnay sa solidong nilalaman, mga katangian ng materyal, pagkakasunud-sunod ng pagpapakain at proseso ng paggawa ng baterya ng lithium.Sa oras na ito, ang maginoo na proseso ay nangangailangan ng temperatura ≤30 ℃, halumigmig ≤25%RH, at vacuum degree ≤-0.085mpa.Ilipat ang slurry sa isang transfer tank o paint shop.Matapos mailipat ang slurry, kailangan itong ma-screen.Ang layunin ay upang i-filter ang malalaking particle, namuo at alisin ang ferromagnetic at iba pang mga sangkap.Maaapektuhan ng malalaking particle ang coating at maaaring magdulot ng labis na self-discharge ng baterya o panganib ng short circuit;masyadong maraming ferromagnetic material sa slurry ay maaaring magdulot ng labis na self-discharge ng baterya at iba pang mga depekto.Ang mga kinakailangan sa proseso ng proseso ng paggawa ng baterya ng lithium na ito ay: temperatura ≤ 40°C, halumigmig ≤ 25% RH, laki ng screen mesh ≤ 100 mesh, at laki ng butil ≤ 15um.

Negatibong elektrodsangkap Ang negatibong electrode ng lithium battery ay binubuo ng aktibong materyal, conductive agent, binder at dispersant.Una, kumpirmahin ang mga hilaw na materyales.Ang tradisyunal na sistema ng anode ay isang water-based na proseso ng paghahalo (ang solvent ay deionized na tubig), kaya walang mga espesyal na kinakailangan sa pagpapatuyo para sa mga hilaw na materyales.Ang proseso ng paggawa ng baterya ng lithium ay nangangailangan ng conductivity ng deionized na tubig na ≤1us/cm.Mga kinakailangan sa workshop: temperatura ≤40 ℃, halumigmig ≤25%RH.Maghanda ng pandikit.Matapos matukoy ang mga hilaw na materyales, ang pandikit (binubuo ng CMC at tubig) ay dapat munang ihanda.Sa puntong ito, ibuhos ang graphite C at conductive agent sa isang mixer para sa dry mixing.Inirerekomenda na huwag mag-vacuum o i-on ang nagpapalipat-lipat na tubig, dahil ang mga particle ay pinalabas, kinuskos at pinainit sa panahon ng tuyo na paghahalo.Ang bilis ng pag-ikot ay mababa ang bilis 15~20rpm, ang pag-scrap at paggiling cycle ay 2-3 beses, at ang pagitan ng oras ay ≈15min.Ibuhos ang pandikit sa mixer at simulan ang pag-vacuum (≤-0.09mpa).Pisilin ang goma sa mababang bilis na 15~20rpm nang 2 beses, pagkatapos ay ayusin ang bilis (mababang bilis 35rpm, mataas na bilis 1200~1500rpm), at tumakbo nang humigit-kumulang 15min~60min ayon sa basang proseso ng bawat tagagawa.Panghuli, ibuhos ang SBR sa blender.Ang mababang bilis ng paghalo ay inirerekomenda dahil ang SBR ay isang mahabang chain polymer.Kung ang bilis ng pag-ikot ay masyadong mabilis sa mahabang panahon, ang molecular chain ay madaling masira at mawawalan ng aktibidad.Inirerekomenda na pukawin sa mababang bilis na 35-40rpm at mataas na bilis ng 1200-1800rpm sa loob ng 10-20 minuto.Test viscosity (2000~4000 mPa.s), laki ng particle (35um≤), solid content (40-70%), vacuum degree at screen mesh (≤100 mesh).Ang mga partikular na halaga ng proseso ay mag-iiba depende sa mga pisikal na katangian ng materyal at ang proseso ng paghahalo.Ang workshop ay nangangailangan ng temperatura ≤30 ℃ at halumigmig ≤25%RH.Coating cathode coating Ang proseso ng pagmamanupaktura ng lithium battery ay tumutukoy sa pag-extrude o pag-spray ng cathode slurry sa AB surface ng aluminum current collector, na may isang surface density na ≈20~40 mg/cm2 (ternary lithium battery type).Ang temperatura ng furnace ay karaniwang nasa itaas 4 hanggang 8 knots, at ang baking temperature ng bawat seksyon ay inaayos sa pagitan ng 95°C at 120°C ayon sa mga aktwal na pangangailangan upang maiwasan ang mga transverse crack at solvent na tumutulo sa panahon ng baking crack.Ang transfer coating roller speed ratio ay 1.1-1.2, at ang gap position ay pinanipis ng 20-30um upang maiwasan ang labis na compaction ng label position dahil sa tailing habang umiikot ang baterya, na maaaring humantong sa lithium precipitation.Coating moisture ≤2000-3000ppm (depende sa materyal at proseso).Ang positibong temperatura ng elektrod sa workshop ay ≤30 ℃ at ang halumigmig ay ≤25%.Ang schematic diagram ay ang mga sumusunod: Schematic diagram ng coating tape

3

Angpaggawa ng baterya ng lithiumproseso ngnegatibong patong ng elektroday tumutukoy sa pag-extrude o pag-spray ng negatibong electrode slurry sa AB surface ng copper current collector.Single surface density ≈ 10~15 mg/cm2.Ang temperatura ng coating furnace sa pangkalahatan ay may 4-8 na seksyon (o higit pa), at ang baking temperature ng bawat seksyon ay 80 ℃~105 ℃.Maaari itong iakma ayon sa aktwal na mga pangangailangan upang maiwasan ang mga bitak sa pagbe-bake at mga bitak na nakahalang.Ang ratio ng bilis ng paglipat ng roller ay 1.2-1.3, ang puwang ay thinned 10-15um, ang konsentrasyon ng pintura ay ≤3000ppm, ang negatibong temperatura ng elektrod sa workshop ay ≤30 ℃, at ang halumigmig ay ≤25%.Matapos matuyo ang positibong patong ng positibong plato, kailangang ihanay ang drum sa loob ng oras ng proseso.Ang roller ay ginagamit upang i-compact ang electrode sheet (ang masa ng dressing bawat unit volume).Sa kasalukuyan, mayroong dalawang positibong paraan ng pagpindot sa elektrod sa proseso ng pagmamanupaktura ng baterya ng lithium: hot pressing at cold pressing.Kung ikukumpara sa cold pressing, ang hot pressing ay may mas mataas na compaction at mas mababang rebound rate.Gayunpaman, ang proseso ng malamig na pagpindot ay medyo simple at madaling patakbuhin at kontrolin.Ang pangunahing kagamitan ng roller ay upang makamit ang mga sumusunod na halaga ng proseso, compaction density, rebound rate at pagpahaba.Kasabay nito, dapat tandaan na ang mga malutong na chips, matitigas na bukol, nahulog na materyales, kulot na mga gilid, atbp. ay hindi pinapayagan sa ibabaw ng piraso ng baras, at hindi pinapayagan ang mga break sa mga puwang.Sa oras na ito, ang temperatura ng kapaligiran ng pagawaan: ≤23℃, halumigmig: ≤25%.Ang tunay na density ng mga kasalukuyang maginoo na materyales:

4

Karaniwang ginagamit na compaction:

Rebound rate: pangkalahatang rebound 2-3 μm

Pagpahaba: Ang positibong electrode sheet ay karaniwang ≈1.002

5

 

Matapos makumpleto ang positibong electrode roll, ang susunod na hakbang ay hatiin ang buong piraso ng elektrod sa maliliit na piraso ng parehong lapad (naaayon sa taas ng baterya).Kapag nag-slitting, bigyang-pansin ang mga burr ng piraso ng poste.Kinakailangang komprehensibong suriin ang mga piraso ng poste para sa mga burr sa mga direksyon ng X at Y sa tulong ng dalawang-dimensional na kagamitan.Longitudinal burr length process Y≤1/2 H kapal ng diaphragm.Ang ambient temperature ng workshop ay dapat na ≤23 ℃, at ang dew point ay dapat ≤-30 ℃.Ang proseso ng pagmamanupaktura ng mga negatibong electrode sheet para sa mga negatibong electrode sheet ng baterya ng lithium ay pareho sa mga positibong electrodes, ngunit ang disenyo ng proseso ay naiiba.Ang ambient temperature ng workshop ay dapat na ≤23 ℃ at ang halumigmig ay dapat na ≤25%.Tunay na density ng mga karaniwang negatibong materyales ng elektrod:

6

Karaniwang ginagamit na negatibong electrode compaction: Rebound rate: General rebound 4-8um Elongation: Positive plate sa pangkalahatan ≈ 1.002 Ang proseso ng produksyon ng lithium battery positive electrode stripping ay katulad ng positive electrode stripping process, at parehong kailangang kontrolin ang mga burr sa X at Y mga direksyon.Ang ambient temperature ng workshop ay dapat na ≤23 ℃, at ang dew point ay dapat ≤-30 ℃.Matapos ang positibong plato ay handa nang hubarin, ang positibong plato ay kailangang patuyuin (120°C), at pagkatapos ay ang aluminum sheet ay hinangin at nakabalot.Sa prosesong ito, kailangang isaalang-alang ang haba ng tab at lapad ng paghubog.Kung isinasaalang-alang ang **650 na disenyo (gaya ng 18650 na baterya) bilang halimbawa, ang disenyo na may mga nakalabas na tab ay pangunahing upang isaalang-alang ang makatwirang pakikipagtulungan ng mga tab na cathode sa panahon ng cap and roll groove welding.Kung ang mga tab ng poste ay nakalantad nang masyadong mahaba, ang isang maikling circuit ay maaaring madaling mangyari sa pagitan ng mga tab ng poste at ang shell ng bakal sa panahon ng proseso ng pag-roll.Kung ang lug ay masyadong maikli, ang takip ay hindi maaaring soldered.Sa kasalukuyan, mayroong dalawang uri ng ultrasonic welding heads: linear at point-shaped.Ang mga domestic na proseso ay kadalasang gumagamit ng mga linear welding head dahil sa mga pagsasaalang-alang sa overcurrent at lakas ng welding.Bilang karagdagan, ang mataas na temperatura na pandikit ay ginagamit upang takpan ang mga tab na panghinang, pangunahin upang maiwasan ang panganib ng mga maikling circuit na dulot ng mga metal burr at metal debris.Ang ambient temperature ng workshop ay dapat na ≤23℃, ang dew point ay dapat ≤-30℃, at ang cathode moisture content ay dapat ≤500-1000ppm.

8 78

 

Negatibong Paghahanda ng PlateAng negatibong plato ay kailangang matuyo (105-110°C), pagkatapos ay hinangin at i-package ang mga nickel sheet.Ang haba ng tab na panghinang at lapad ng pagbuo ay kailangan ding isaalang-alang.Ang ambient temperature ng workshop ay dapat na ≤23 ℃, ang dew point ay dapat ≤-30 ℃, at ang moisture content ng negatibong elektrod ay dapat ≤500-1000ppm.Ang paikot-ikot ay ang paikot-ikot sa separator, positive electrode sheet at negatibong electrode sheet sa isang iron core sa pamamagitan ng winding machine.Ang prinsipyo ay balutin ang positibong elektrod gamit ang negatibong elektrod, at pagkatapos ay paghiwalayin ang positibo at negatibong mga electrodes sa pamamagitan ng isang separator.Dahil ang negatibong elektrod ng tradisyunal na sistema ay ang control electrode ng disenyo ng baterya, ang disenyo ng kapasidad ay mas mataas kaysa sa positibong elektrod, upang sa panahon ng pagbuo ng pagsingil, ang Li+ ng positibong elektrod ay maaaring maimbak sa "bakante" ng ang negatibong elektrod.Ang espesyal na pansin ay kailangang bayaran sa paikot-ikot na pag-igting at pag-aayos ng piraso ng poste kapag paikot-ikot.Ang masyadong maliit na winding tension ay makakaapekto sa internal resistance at housing insertion rate.Ang sobrang tensyon ay maaaring humantong sa panganib ng short circuit o chipping.Ang alignment ay tumutukoy sa relatibong posisyon ng negatibong elektrod, positibong elektrod, at separator.Ang lapad ng negatibong elektrod ay 59.5 mm, ang positibong elektrod ay 58 mm, at ang separator ay 61 mm.Ang tatlo ay nakahanay sa panahon ng pag-playback upang maiwasan ang panganib ng mga short circuit.Ang paikot-ikot na tensyon ay karaniwang nasa pagitan ng 0.08-0.15Mpa para sa positibong poste, 0.08-0.15Mpa para sa negatibong poste, 0.08-0.15Mpa para sa itaas na dayapragm, at 0.08-0.15Mpa para sa mas mababang dayapragm.Ang mga partikular na pagsasaayos ay nakasalalay sa kagamitan at proseso.Ang ambient temperature ng workshop na ito ay ≤23℃, ang dew point ay ≤-30℃, at ang moisture content ay ≤500-1000ppm.

9

Bago i-install ang cased na core ng baterya sa case, kinakailangan ang isang Hi-Pot test na 200~500V (upang subukan kung short-circuited ang high-voltage na baterya), at kailangan din ang pag-vacuum para mas makontrol ang alikabok bago i-install sa ang kaso.Ang tatlong pangunahing control point ng mga lithium batteries ay moisture, burr at dust.Matapos makumpleto ang nakaraang proseso, ipasok ang mas mababang gasket sa ilalim ng core ng baterya, ibaluktot ang positibong electrode sheet upang ang ibabaw ay nakaharap sa core ng baterya na winding pinhole, at sa wakas ay ipasok ito nang patayo sa shell ng bakal o aluminyo.Ang pagkuha ng uri 18650 bilang isang halimbawa, ang panlabas na diameter ≈ 18mm + taas ≈ 71.5mm.Kapag ang cross-sectional area ng sugat core ay mas maliit kaysa sa inner cross-sectional area ng steel case, ang steel case insertion rate ay humigit-kumulang 97% hanggang 98.5%.Dahil ang rebound na halaga ng piraso ng poste at ang antas ng pagtagos ng likido sa paglaon ng iniksyon ay dapat isaalang-alang.Ang parehong proseso tulad ng pang-ibabaw na underlayment ay kinabibilangan ng pagpupulong ng tuktok na underlayment.Ang ambient temperature ng workshop ay dapat na ≤23 ℃, at ang dew point ay dapat ≤-40 ℃.

10

 

Gumugulongnaglalagay ng solder pin (karaniwang gawa sa tanso o haluang metal) sa gitna ng solder core.Ang karaniwang ginagamit na welding pin ay Φ2.5*1.6mm, at ang welding strength ng negative electrode ay dapat na ≥12N para maging qualified.Kung ito ay masyadong mababa, ito ay madaling maging sanhi ng virtual na paghihinang at labis na panloob na pagtutol.Kung ito ay masyadong mataas, madaling magwelding off ang nickel layer sa ibabaw ng bakal na shell, na nagreresulta sa solder joints, na humahantong sa mga nakatagong panganib tulad ng kalawang at pagtagas.Ang simpleng pag-unawa sa rolling groove ay upang ayusin ang sugat na core ng baterya sa casing nang hindi nanginginig.Sa proseso ng pagmamanupaktura ng lithium battery na ito, dapat bigyan ng espesyal na pansin ang pagtutugma ng transverse extrusion speed at ang longitudinal pressing speed upang maiwasan ang pagputol ng casing sa masyadong mataas na transverse speed, at ang nickel layer ng notch ay mahuhulog kung masyadong mabilis ang longitudinal speed o maaapektuhan ang taas ng notch at maaapektuhan ang sealing.Kinakailangang suriin kung ang mga halaga ng proseso para sa lalim ng uka, extension at taas ng uka ay sumusunod sa mga pamantayan (sa pamamagitan ng praktikal at teoretikal na mga kalkulasyon).Ang mga karaniwang sukat ng hob ay 1.0, 1.2 at 1.5 mm.Matapos makumpleto ang rolling groove, ang buong makina ay kailangang i-vacuum muli upang maiwasan ang mga metal na labi.Ang antas ng vacuum ay dapat na ≤-0.065Mpa, at ang oras ng pag-vacuum ay dapat na 1~2s.Ang ambient temperature na kinakailangan ng workshop na ito ay ≤23℃, at ang dew point ay ≤-40℃.Baterya core baking Matapos ang cylindrical na mga sheet ng baterya ay pinagsama at uka, ang susunod na proseso ng paggawa ng baterya ng lithium ay napakahalaga: baking.Sa panahon ng paggawa ng mga cell ng baterya, ang isang tiyak na halaga ng kahalumigmigan ay ipinakilala.Kung ang kahalumigmigan ay hindi makontrol sa loob ng karaniwang hanay ng oras, ang pagganap at kaligtasan ng baterya ay malubhang maaapektuhan.Sa pangkalahatan, ang isang awtomatikong vacuum oven ay ginagamit para sa pagluluto ng hurno.Ayusin ang mga cell upang ma-bake nang maayos, ilagay ang desiccant sa oven, itakda ang mga parameter, at itaas ang temperatura sa 85°C (pagkuha ng mga baterya ng lithium iron phosphate bilang isang halimbawa).Ang mga sumusunod ay ang mga pamantayan sa pagluluto para sa ilang iba't ibang mga detalye ng mga cell ng baterya:

11

Liquid InjectionAng proseso ng pagmamanupaktura ng baterya ng lithium ay nagsasangkot ng pagsusuri sa halumigmig ng mga inihurnong selula ng baterya.Pagkatapos lamang maabot ang nakaraang mga pamantayan sa pagluluto maaari kang magpatuloy sa susunod na hakbang: pag-inject ng electrolyte.Mabilis na ilagay ang mga inihurnong baterya sa vacuum glove box, timbangin at itala ang bigat, ilagay sa tasa ng iniksyon, at idagdag ang nakadisenyong bigat ng electrolyte sa tasa (karaniwan ay isinasagawa ang isang liquid-immersed na pagsubok ng baterya: ilagay ang baterya sa tasa gitna).Ilagay ang core ng baterya sa electrolyte, ibabad ito sa loob ng isang panahon, subukan ang maximum na kapasidad ng pagsipsip ng likido ng baterya (karaniwang punan ang likido ayon sa dami ng eksperimentong), ilagay ito sa isang vacuum box upang mag-vacuum (vacuum degree ≤ - 0.09Mpa), at pabilisin ang pagtagos ng electrolyte sa elektrod.Pagkatapos ng ilang cycle, alisin ang mga piraso ng baterya at timbangin ang mga ito.Kalkulahin kung ang dami ng iniksyon ay nakakatugon sa halaga ng disenyo.Kung ito ay mas kaunti, kailangan itong mapunan.Kung sobra, ibuhos lang ang sobra hanggang sa matugunan mo ang mga kinakailangan sa disenyo.Ang kapaligiran ng glove box ay nangangailangan ng temperatura ≤23 ℃ at dew point ≤-45 ℃.

12

HinangSa panahon ng proseso ng paggawa ng baterya ng lithium na ito, ang takip ng baterya ay dapat na ilagay sa glove box nang maaga, at ang takip ng baterya ay dapat na maayos sa ibabang molde ng super welding machine gamit ang isang kamay, at ang core ng baterya ay dapat hawakan gamit ang isa pa. kamay.Ihanay ang positibong lug ng cell ng baterya sa terminal lug ng takip.Pagkatapos makumpirma na ang positibong terminal lug ay nakahanay sa cap terminal lug, hakbang sa ultrasonic welding machine.Pagkatapos ay tapakan ang switch ng paa ng welding machine.Pagkatapos, ang yunit ng baterya ay dapat na ganap na masuri upang suriin ang epekto ng hinang ng mga tab na panghinang.

 

Obserbahan kung nakahanay ang mga tab na panghinang.

 

Dahan-dahang hilahin ang tab na panghinang upang makita kung maluwag ito.

 

Ang mga baterya na ang takip ng baterya ay hindi mahigpit na hinangin ay kailangang i-welded muli.

 


Oras ng post: Mayo-27-2024