Ítiovo-iónové batérie majú širokú škálu aplikácií. Podľa klasifikácie oblastí použitia ich možno rozdeliť na batérie na skladovanie energie, napájacie batérie a batérie pre spotrebnú elektroniku.
- Batéria na skladovanie energie zahŕňa skladovanie energie v komunikácii, skladovanie energie, distribuované energetické systémy atď.;
- Batérie sa používajú hlavne v oblasti energetiky a slúžia trhu vrátane vozidiel s novými zdrojmi energie, elektrických vysokozdvižných vozíkov atď.
- Batérie pre spotrebnú elektroniku pokrývajú spotrebiteľskú aj priemyselnú oblasť vrátane inteligentného merania, inteligentnej bezpečnosti, inteligentnej dopravy, internetu vecí atď.
Lítium-iónová batéria je komplexný systém, ktorý sa skladá hlavne z anódy, katódy, elektrolytu, separátora, zberača prúdu, spojiva, vodivého činidla atď., ktorý zahŕňa reakcie vrátane elektrochemickej reakcie anódy a katódy, vedenia lítiových iónov a elektrónového vedenia, ako aj difúzie tepla.
Výrobný proces lítiových batérií je pomerne dlhý a zahŕňa viac ako 50 procesov.
Lítiové batérie možno podľa tvaru rozdeliť na valcové batérie, štvorcové hliníkové batérie, puzdrové batérie a čepeľové batérie. Existujú určité rozdiely v ich výrobnom procese, ale celkovo možno proces výroby lítiových batérií rozdeliť na vstupný proces (výroba elektród), medzistupeň (syntéza článkov) a záverečný proces (tvorba a balenie).
V tomto článku bude predstavený proces výroby lítiových batérií.
Cieľom predvýrobného procesu je dokončiť výrobu elektródy (anódy a katódy). Jeho hlavné procesy zahŕňajú: miešanie/kašírovanie, poťahovanie, kalandrovanie, rezanie a vyrezávanie.
Miešanie/kašlovanie
Suspenzia/miešanie spočíva v rovnomernom zmiešaní pevných materiálov batérie, anódy a katódy, a následnom pridaní rozpúšťadla za vzniku suspenzie. Miešanie suspenzie je východiskovým bodom prednej časti linky a je predohrou k dokončeniu následného nanášania povlakov, kalandrovania a ďalších procesov.
Kaša lítiových batérií sa delí na kašu kladných elektród a kašu záporných elektród. Do miešačky sa v pomere pridávajú účinné látky, vodivý uhlík, zahusťovadlo, spojivo, prísada, rozpúšťadlo atď. Miešaním sa dosiahne rovnomerná disperzia suspenzie tuhých látok a kvapalín na nanášanie.
Vysokokvalitné miešanie je základom pre vysokokvalitné dokončenie následného procesu, čo priamo alebo nepriamo ovplyvní bezpečnostný výkon a elektrochemický výkon batérie.
Náter
Povrchová úprava je proces nanášania kladného aktívneho materiálu a záporného aktívneho materiálu na hliníkové a medené fólie a ich spájania s vodivými činidlami a spojivom za vzniku elektródovej fólie. Rozpúšťadlá sa potom odstránia sušením v peci, takže pevná látka sa spojí so substrátom a vytvorí cievku kladnej a zápornej elektródovej fólie.
Katódový a anódový povlak
Katódové materiály: Existujú tri typy materiálov: laminovaná štruktúra, spinelová štruktúra a olivínová štruktúra, ktoré zodpovedajú ternárnym materiálom (a kobaltnatu lítia), mangánu lítia (LiMn2O4) a fosforečnanu lítia a železa lítia (LiFePO4).
Anódové materiály: V súčasnosti sa v komerčných lítium-iónových batériách používajú najmä uhlíkové a neuhlíkové materiály. Medzi uhlíkové materiály patrí grafitová anóda, ktorá je v súčasnosti najpoužívanejšia, a neusporiadaná uhlíková anóda, tvrdý uhlík, mäkký uhlík atď. Medzi neuhlíkové materiály patrí anóda na báze kremíka, titaničitan lítny (LTO) atď.
Ako kľúčový článok procesu predbežnej úpravy má kvalita prevedenia procesu povlakovania zásadný vplyv na konzistenciu, bezpečnosť a životnosť hotovej batérie.
Kalandrovanie
Potiahnutá elektróda je ďalej zhutnená valčekom, takže aktívna látka a kolektor sú v tesnom kontakte, čím sa znižuje vzdialenosť pohybu elektrónov, znižuje sa hrúbka elektródy a zvyšuje sa nosnosť. Zároveň sa môže znížiť vnútorný odpor batérie, zvýšiť vodivosť a zlepšiť miera využitia objemu batérie, čím sa zvyšuje jej kapacita.
Rovinnosť elektródy po kalandrovaní priamo ovplyvní účinok následného procesu rezania. Jednotnosť aktívnej látky elektródy tiež nepriamo ovplyvní výkon článku.
Rezanie
Rezanie je kontinuálne pozdĺžne rezanie širokej elektródovej cievky na úzke plátky požadovanej šírky. Pri rezaní elektróda pôsobí šmykovo a láme sa. Rovinnosť hrany po rezaní (bez otrepov a ohýbania) je kľúčom k overeniu výkonu.
Proces výroby elektródy zahŕňa zvarenie elektródového chlopne, nanesenie ochranného lepidla, obalenie elektródového chlopne a použitie laseru na vyrezanie elektródového chlopne pre následný proces navíjania. Vysekávanie slúži na razenie a tvarovanie potiahnutej elektródy pre následný proces.
Vzhľadom na vysoké požiadavky na bezpečnosť lítium-iónových batérií sú v procese výroby lítium-iónových batérií vysoké nároky na presnosť, stabilitu a automatizáciu zariadení.
Ako líder v oblasti zariadení na meranie lítiových elektród uviedla spoločnosť Dacheng Precision na trh sériu produktov na meranie elektród v počiatočnom procese výroby lítiových batérií, ako napríklad röntgenový/β-ray plošný hustomer, CDM hrúbkomer a plošný hustomer, laserový hrúbkomer a podobne.
- Super X-Ray plošný hustomer
Je prispôsobiteľný na meranie šírky povlaku viac ako 1600 mm, podporuje ultrarýchlostné skenovanie a detekuje detailné prvky, ako sú stenčené oblasti, škrabance a keramické hrany. Môže pomôcť s povlakovaním v uzavretej slučke.
- X/β-ray plošný hustomer
Používa sa v procese povlakovania elektród batérií a procese keramického povlakovania separátora na vykonávanie online testovania plošnej hustoty meraného objektu.
- Merač hrúbky a plošnej hustoty CDM
Môže sa použiť v procese nanášania povlakov: online detekcia detailných vlastností elektród, ako sú napríklad chýbajúce povlaky, nedostatok materiálu, škrabance, kontúry hrúbky stenčených oblastí, detekcia hrúbky AT9 atď.;
- Viacrámcový synchrónny sledovací merací systém
Používa sa na proces povlakovania katódy a anódy lítiových batérií. Na vykonávanie synchrónnych sledovacích meraní na elektródach využíva viacero skenovacích rámcov. Päťrámcový synchrónny sledovací merací systém dokáže kontrolovať mokrý film, množstvo čistého povlaku a elektródu.
- Laserový hrúbkomer
Používa sa na detekciu elektródy v procese nanášania povlaku alebo kalandrovania lítiových batérií.
- Offline hrúbkomer a rozmeromer
Používa sa na detekciu hrúbky a rozmeru elektród v procese nanášania povlaku alebo kalandrovania lítiových batérií, čo zlepšuje účinnosť a konzistenciu.
Čas uverejnenia: 31. augusta 2023
