Z naglim razvojemlitijeva baterijaV industriji se scenariji uporabe litijevih baterij še naprej širijo in postajajo nepogrešljiva energijska naprava v življenju in delu ljudi. Ko gre za proizvodni proces proizvajalcev litijevih baterij po meri, postopek izdelave litijevih baterij vključuje predvsem sestavine, premazovanje, izdelavo folij, pripravo, navijanje, luščenje, valjanje, pečenje, vbrizgavanje tekočine, varjenje itd. V nadaljevanju so predstavljene ključne točke postopka izdelave litijevih baterij. Sestavine pozitivne elektrode Pozitivna elektroda litijevih baterij je sestavljena iz aktivnih materialov, prevodnih snovi, lepil itd. Najprej se surovine potrdijo in spečejo. Na splošno je treba prevodno sredstvo pečati pri ≈120 ℃ 8 ur, lepilo PVDF pa pri ≈80 ℃ 8 ur. Ali je treba aktivne materiale (LFP, NCM itd.) pečati in sušiti, je odvisno od stanja surovin. Trenutno je v splošni delavnici za litijeve baterije potrebna temperatura ≤40 ℃ in vlažnost ≤25 % relativne vlažnosti. Po končanem sušenju je treba predhodno pripraviti lepilo PVDF (topilo PVDF, raztopina NMP). Kakovost lepila PVDF je ključnega pomena za notranjo upornost in električne lastnosti baterije. Dejavniki, ki vplivajo na nanašanje lepila, vključujejo temperaturo in hitrost mešanja. Višja kot je temperatura, porumenelost lepila vpliva na oprijem. Če je hitrost mešanja prehitra, se lepilo zlahka poškoduje. Specifična hitrost vrtenja je odvisna od velikosti disperzijske plošče. Na splošno je linearna hitrost disperzijske plošče 10-15 m/s (odvisno od opreme). V tem primeru mora mešalna posoda vklopiti kroženje vode, temperatura pa mora biti ≤30 °C.

Katodno suspenzijo dodajajte v serijah. Pri tem morate biti pozorni na vrstni red dodajanja materialov. Najprej dodajte aktivno snov in prevodno sredstvo, počasi mešajte, nato dodajte lepilo. Čas dovajanja in razmerje dovajanja je treba strogo upoštevati v skladu s postopkom izdelave litijeve baterije. Drugič, hitrost vrtenja in hitrost vrtenja opreme je treba strogo nadzorovati. Na splošno mora biti linearna hitrost disperzije nad 17 m/s. To je odvisno od delovanja naprave. Različni proizvajalci se zelo razlikujejo. Nadzorujte tudi vakuum in temperaturo mešanja. Na tej stopnji je treba redno meriti velikost delcev in viskoznost suspenzije. Velikost in viskoznost delcev sta tesno povezani z vsebnostjo trdnih snovi, lastnostmi materiala, zaporedjem dovajanja in postopkom izdelave litijeve baterije. V tem primeru konvencionalni postopek zahteva temperaturo ≤30 ℃, vlažnost ≤25 % relativne vlažnosti in stopnjo vakuuma ≤-0,085 mpa. Suspenzija se prenese v prenosni rezervoar ali lakirnico. Po prenosu suspenzije jo je treba presejati. Namen je filtrirati velike delce, oboriti in odstraniti feromagnetne in druge snovi. Veliki delci bodo vplivali na premaz in lahko povzročili prekomerno samopraznjenje baterije ali nevarnost kratkega stika; preveč feromagnetnega materiala v brozgi lahko povzroči prekomerno samopraznjenje baterije in druge napake. Zahteve postopka izdelave litijevih baterij so: temperatura ≤ 40 °C, vlažnost ≤ 25 % relativne vlažnosti, velikost mrežice ≤ 100 mesh in velikost delcev ≤ 15 μm.

Negativna elektrodaSestavine Negativna elektroda litijeve baterije je sestavljena iz aktivne snovi, prevodnega sredstva, veziva in disperzijskega sredstva. Najprej preverite surovine. Tradicionalni anodni sistem je postopek mešanja na vodni osnovi (topilo je deionizirana voda), zato ni posebnih zahtev glede sušenja surovin. Postopek izdelave litijeve baterije zahteva prevodnost deionizirane vode ≤ 1 us/cm. Zahteve delavnice: temperatura ≤ 40 ℃, vlažnost ≤ 25 % relativne vlažnosti. Priprava lepila. Ko so surovine določene, je treba najprej pripraviti lepilo (sestavljeno iz CMC in vode). Na tej točki v mešalnik za suho mešanje vlijte grafit C in prevodno sredstvo. Priporočljivo je, da ne sesate ali vklapljate kroženja vode, ker se delci med suhim mešanjem ekstrudirajo, drgnejo in segrevajo. Hitrost vrtenja je nizka, 15~20 vrt/min, cikel strganja in mletja je 2-3-kratni, interval pa je ≈15 min. Lepilo vlijte v mešalnik in začnite sesati (≤-0,09 MPa). Gumo dvakrat stisnite pri nizki hitrosti 15–20 vrt/min, nato prilagodite hitrost (nizka hitrost 35 vrt/min, visoka hitrost 1200–1500 vrt/min) in mešajte približno 15–60 minut, odvisno od mokrega postopka posameznega proizvajalca. Na koncu vlijte SBR v mešalnik. Priporočljivo je mešanje pri nizki hitrosti, saj je SBR polimer z dolgo verigo. Če je hitrost vrtenja dalj časa previsoka, se molekularna veriga zlahka prekine in izgubi aktivnost. Priporočljivo je mešanje pri nizki hitrosti 35–40 vrt/min in visoki hitrosti 1200–1800 vrt/min 10–20 minut. Preverite viskoznost (2000–4000 mPa.s), velikost delcev (35 μm ≤), vsebnost trdnih snovi (40–70 %), stopnjo vakuuma in velikost sita (≤100 mesh). Specifične procesne vrednosti se bodo razlikovale glede na fizikalne lastnosti materiala in postopek mešanja. Delavnica zahteva temperaturo ≤30 ℃ in vlažnost ≤25 % relativne vlažnosti. Premaz katode Postopek izdelave litijeve baterije se nanaša na ekstrudiranje ali brizganje katodne suspenzije na površino AB aluminijastega tokovnega kolektorja, z gostoto ene same površine ≈20~40 mg/cm2 (tip ternarne litijeve baterije). Temperatura peči je običajno nad 4 do 8 vozlov, temperatura pečenja vsakega odseka pa se prilagodi med 95 °C in 120 °C glede na dejanske potrebe, da se preprečijo prečne razpoke in kapljanje topila med pečenjem. Razmerje hitrosti valja za prenos premaza je 1,1-1,2, položaj reže pa se stanjša za 20-30 μm, da se prepreči prekomerno zbijanje položaja etikete zaradi repa med cikliranjem baterije, kar lahko povzroči obarjanje litija. Vlažnost premaza ≤2000-3000 ppm (odvisno od materiala in postopka). Temperatura pozitivne elektrode v delavnici je ≤30 ℃, vlažnost pa ≤25 %. Shematski diagram je naslednji: Shematski diagram premaznega traku

Theproizvodnja litijevih baterijpostopekpremaz negativne elektrodeNanaša se na ekstrudiranje ali brizganje suspenzije negativne elektrode na površino AB bakrenega tokovnega kolektorja. Gostota posamezne površine ≈ 10~15 mg/cm2. Temperatura peči za premazovanje ima običajno 4-8 odsekov (ali več), temperatura pečenja vsakega odseka pa je 80 ℃~105 ℃. Prilagodi se lahko glede na dejanske potrebe, da se preprečijo razpoke pri pečenju in prečne razpoke. Razmerje hitrosti prenosnega valja je 1,2-1,3, reža je stanjšana za 10-15 μm, koncentracija barve je ≤3000 ppm, temperatura negativne elektrode v delavnici je ≤30 ℃ in vlažnost ≤25 %. Ko se pozitivni premaz pozitivne plošče posuši, je treba boben v času procesa poravnati. Valj se uporablja za stiskanje pločevine elektrode (masa premaza na enoto prostornine). Trenutno obstajata dve metodi stiskanja pozitivnih elektrod v procesu izdelave litijevih baterij: vroče stiskanje in hladno stiskanje. V primerjavi s hladnim stiskanjem ima vroče stiskanje večjo stopnjo stiskanja in nižjo stopnjo odboja. Vendar je postopek hladnega stiskanja relativno preprost ter enostaven za upravljanje in nadzor. Glavna oprema valja je doseganje naslednjih procesnih vrednosti, gostote stiskanja, hitrosti odboja in raztezanja. Hkrati je treba opozoriti, da na površini palice niso dovoljeni krhki odrezki, trde grudice, odpadli materiali, valoviti robovi itd., v režah pa niso dovoljeni zlomi. V tem primeru je temperatura okolja v delavnici: ≤23 ℃, vlažnost: ≤25 %. Dejanska gostota trenutnih običajnih materialov:

Pogosto uporabljeno zbijanje:

Stopnja odboja: splošni odboj 2-3 μm

Raztezek: Plošča pozitivne elektrode je običajno ≈1,002

Ko je zvitek pozitivne elektrode končan, je naslednji korak razdelitev celotnega kosa elektrode na majhne trakove enake širine (ki ustrezajo višini baterije). Pri rezanju bodite pozorni na zareze na pola. Polne dele je treba temeljito pregledati glede zarez v smeri X in Y s pomočjo dvodimenzionalne opreme. Vzdolžna dolžina zareze pri postopku Y ≤ 1/2 H debeline membrane. Temperatura okolice v delavnici mora biti ≤ 23 ℃, rosišče pa ≤ -30 ℃. Postopek izdelave negativnih elektrod za litijeve baterije je enak kot pri pozitivnih elektrodah, vendar je zasnova postopka drugačna. Temperatura okolice v delavnici mora biti ≤ 23 ℃, vlažnost pa ≤ 25 %. Dejanska gostota običajnih materialov negativnih elektrod:

Pogosto uporabljeno zbijanje negativnih elektrod: Stopnja odboja: Splošni odboj 4-8 μm Raztezek: Pozitivna plošča običajno ≈ 1,002 Proizvodni postopek odstranjevanja pozitivnih elektrod litijeve baterije je podoben postopku odstranjevanja pozitivnih elektrod in pri obeh je treba nadzorovati ostružke v smeri X in Y. Temperatura okolice v delavnici mora biti ≤23 ℃, rosišče pa ≤-30 ℃. Ko je pozitivna plošča pripravljena za odstranjevanje, jo je treba posušiti (120 °C), nato pa se aluminijasta pločevina zvari in zapakira. Med tem postopkom je treba upoštevati dolžino jezička in širino kalupa. Na primeru zasnove **650 (kot je baterija 18650) je zasnova z izpostavljenimi jezički namenjena predvsem upoštevanju razumnega sodelovanja katodnih jezičkov med varjenjem pokrovčka in utora valjanja. Če so jezički polov predolgo izpostavljeni, lahko med postopkom valjanja zlahka pride do kratkega stika med jezički polov in jekleno lupino. Če je uho prekratko, pokrovčka ni mogoče spajkati. Trenutno obstajata dve vrsti ultrazvočnih varilnih glav: linearne in točkovne. V gospodinjstvih se zaradi preobremenitve toka in varilne trdnosti večinoma uporabljajo linearne varilne glave. Poleg tega se za prekrivanje spajkalnih jezičkov uporablja visokotemperaturno lepilo, predvsem za preprečevanje kratkih stikov zaradi kovinskih ostružkov in kovinskih ostankov. Temperatura okolice v delavnici mora biti ≤23 ℃, rosišče ≤-30 ℃, vsebnost vlage v katodi pa ≤500-1000 ppm.

Priprava negativne ploščeNegativno ploščo je treba posušiti (105–110 °C), nato pa se nikljeve plošče zvarijo in zapakirajo. Upoštevati je treba tudi dolžino spajkalne plošče in širino oblikovanja. Temperatura okolice v delavnici mora biti ≤23 ℃, rosišče ≤-30 ℃, vsebnost vlage v negativni elektrodi pa ≤500–1000 ppm. Navijanje pomeni navijanje separatorja, plošče pozitivne elektrode in plošče negativne elektrode v železno jedro s pomočjo navijalnega stroja. Načelo je, da se pozitivna elektroda ovije z negativno elektrodo, nato pa se pozitivne in negativne elektrode ločijo s pomočjo separatorja. Ker je negativna elektroda tradicionalnega sistema krmilna elektroda v baterijski zasnovi, je kapaciteta zasnove višja od kapacitete pozitivne elektrode, tako da se med polnjenjem litijski ioni pozitivne elektrode shranijo v "praznem" prostoru negativne elektrode. Pri navijanju je treba posebno pozornost nameniti napetosti navitja in razporeditvi polov. Premajhna napetost navitja bo vplivala na notranji upor in hitrost vstavljanja ohišja. Prekomerna napetost lahko povzroči kratek stik ali odkruške. Poravnava se nanaša na relativni položaj negativne elektrode, pozitivne elektrode in separatorja. Širina negativne elektrode je 59,5 mm, pozitivne elektrode 58 mm, separatorja pa 61 mm. Med predvajanjem so vse tri poravnane, da se prepreči tveganje kratkega stika. Napetost navitja je običajno med 0,08 in 0,15 MPa za pozitivni pol, 0,08 in 0,15 MPa za negativni pol, 0,08 in 0,15 MPa za zgornjo membrano in 0,08 in 0,15 MPa za spodnjo membrano. Posebne nastavitve so odvisne od opreme in postopka. Temperatura okolice v tej delavnici je ≤23 ℃, rosišče ≤-30 ℃, vsebnost vlage pa ≤500–1000 ppm.

Preden se jedro baterije v ohišju namesti v ohišje, je potreben Hi-Pot test 200~500V (za preverjanje, ali je visokonapetostna baterija kratkostična), pred namestitvijo v ohišje pa je potrebno tudi sesanje za nadaljnji nadzor prahu. Tri glavne kontrolne točke litijevih baterij so vlaga, robovi in ​​prah. Po končanem prejšnjem postopku vstavite spodnje tesnilo v spodnji del jedra baterije, upognite list pozitivne elektrode tako, da je površina obrnjena proti luknji za navijanje jedra baterije, in ga navpično vstavite v jekleno ali aluminijasto ohišje. Na primer, tip 18650 ima zunanji premer ≈ 18 mm + višino ≈ 71,5 mm. Če je prečni prerez navitega jedra manjši od notranjega prečnega prereza jeklenega ohišja, je stopnja vstavljanja jeklenega ohišja približno 97 % do 98,5 %, saj je treba upoštevati vrednost odboja pola in stopnjo prodiranja tekočine med kasnejšim vbrizgavanjem. Isti postopek kot pri površinski podlogi vključuje montažo zgornje podloge. Temperatura okolice v delavnici mora biti ≤23 ℃, rosišče pa ≤-40 ℃.

ValjanjeV sredino spajkalnega jedra se vstavi spajkalni zatič (običajno iz bakra ali zlitine). Običajno uporabljeni varilni zatiči so Φ2,5*1,6 mm, varilna trdnost negativne elektrode pa mora biti ≥12N, da se uvrsti v razred. Če je prenizek, lahko zlahka povzroči navidezno spajkanje in prekomerno notranjo upornost. Če je previsok, se lahko nikljeva plast na površini jeklenega ohišja zlahka odvari, kar povzroči spajkalne spoje in skrite nevarnosti, kot sta rja in puščanje. Preprosto razumevanje valjanja utora je, da se navito jedro baterije na ohišje pritrdi na ohišje brez tresenja. Pri proizvodnem procesu te litijeve baterije je treba posebno pozornost nameniti ujemanju prečne hitrosti ekstrudiranja in vzdolžne hitrosti stiskanja, da se prepreči rezanje ohišja pri previsoki prečni hitrosti, saj bo nikljeva plast zareze odpadla, če bo vzdolžna hitrost previsoka, ali pa bo to vplivalo na višino zareze in tesnjenje. Preveriti je treba, ali procesne vrednosti za globino, podaljšek in višino utora ustrezajo standardom (s praktičnimi in teoretičnimi izračuni). Običajne velikosti kuhalnih plošč so 1,0, 1,2 in 1,5 mm. Po končanem valjanju utorov je treba celoten stroj ponovno posesati, da se prepreči nabiranje kovinskih ostankov. Stopnja vakuuma mora biti ≤ -0,065 MPa, čas vakuumiranja pa 1~2 s. Zahteve glede temperature okolice v tej delavnici so ≤23 ℃, rosišče pa ≤ -40 ℃. Pečenje jeder baterij Po valjanju in utorih valjanih baterijskih plošč je zelo pomemben naslednji postopek izdelave litijevih baterij: pečenje. Med proizvodnjo baterijskih celic se vnese določena količina vlage. Če vlage ni mogoče nadzorovati v standardnem časovnem območju, bosta delovanje in varnost baterije resno prizadeti. Za peko se običajno uporablja avtomatska vakuumska peč. Celice lepo razporedite za peko, v pečico vstavite sušilno sredstvo, nastavite parametre in dvignite temperaturo na 85 °C (na primer litijeve železovo-fosfatne baterije). Sledijo standardi pečenja za več različnih specifikacij baterijskih celic:

Tekoče vbrizgavanjePostopek izdelave litijevih baterij vključuje testiranje vlažnosti pečenih baterijskih celic. Šele po doseganju prejšnjih standardov pečenja lahko nadaljujete z naslednjim korakom: vbrizgavanjem elektrolita. Pečene baterije hitro položite v vakuumsko predal za rokavice, stehtajte in zabeležite težo, namestite injekcijsko skodelico in vanjo dodajte načrtovano težo elektrolita (običajno se izvede test baterije, potopljene v tekočino: baterija se postavi v sredino skodelice). Jedro baterije položite v elektrolit, ga nekaj časa namakajte, preizkusite največjo absorpcijsko zmogljivost baterije v tekočino (običajno napolnite tekočino glede na eksperimentalno prostornino), jo postavite v vakuumsko škatlo za vakuumiranje (stopnja vakuuma ≤ -0,09 MPa) in pospešite prodiranje elektrolita v elektrodo. Po več ciklih odstranite kose baterije in jih stehtajte. Izračunajte, ali vbrizgana prostornina ustreza načrtovani vrednosti. Če je manjša, jo je treba dopolniti. Če je preveč, preprosto odlijte presežek, dokler ne izpolnite načrtovanih zahtev. Okolje v predalu za rokavice zahteva temperaturo ≤23 ℃ in rosišče ≤ -45 ℃.

VarjenjeMed tem postopkom izdelave litijeve baterije je treba pokrov baterije predhodno namestiti v predal za rokavice, pokrov baterije pa z eno roko pritrditi na spodnji kalup super varilnega aparata, z drugo roko pa držati jedro baterije. Poravnajte pozitivni pol baterije s priključkom na pokrovu. Ko se prepričate, da je pozitivni pol poravnan s priključkom na pokrovu, stopite na ultrazvočni varilni aparat. Nato pritisnite nožno stikalo varilnega aparata. Nato je treba baterijsko enoto v celoti pregledati, da preverite učinek varjenja spajkalnih jezičkov.

Preverite, ali so spajkalne zaponke poravnane.

Nežno povlecite za spajkalni jeziček, da preverite, ali je ohlapen.

Baterije, pri katerih pokrov baterije ni trdno privarjen, je treba ponovno privariti.