Med den hurtige udvikling aflitiumbatteriI industrien fortsætter anvendelsesscenarierne for lithiumbatterier med at udvide sig og er blevet en uundværlig energikilde i folks liv og arbejde. Når det kommer til produktionsprocessen for skræddersyede lithiumbatteriproducenter, omfatter produktionsprocessen for lithiumbatterier hovedsageligt ingredienser, belægning, folie, forberedelse, vikling, afskalning, valsning, bagning, væskeinjektion, svejsning osv. Følgende introducerer nøglepunkterne i produktionsprocessen for lithiumbatterier. Ingredienser til positive elektroder Den positive elektrode i lithiumbatterier består af aktive materialer, ledende stoffer, klæbemidler osv. Først bekræftes og bages råmaterialerne. Generelt skal det ledende stof bages ved ≈120 ℃ i 8 timer, og PVDF-klæbemidlet skal bages ved ≈80 ℃ i 8 timer. Om aktive materialer (LFP, NCM osv.) kræver bagning og tørring afhænger af råmaterialernes tilstand. I øjeblikket kræver det generelle lithiumbatteriværksted en temperatur ≤40 ℃ og en fugtighed ≤25% RF. Efter endt tørring skal PVDF-lim (PVDF-opløsningsmiddel, NMP-opløsning) forberedes på forhånd. Kvaliteten af ​​PVDF-lim er afgørende for batteriets indre modstand og elektriske ydeevne. Faktorer, der påvirker limpåføringen, omfatter temperatur og omrøringshastighed. Jo højere temperaturen er, desto gulfarvning af limen vil påvirke vedhæftningen. Hvis blandehastigheden er for høj, kan limen let blive beskadiget. Den specifikke rotationshastighed afhænger af dispergeringsskivens størrelse. Generelt er dispergeringsskivens lineære hastighed 10-15 m/s (afhængigt af udstyret). På dette tidspunkt skal blandetanken tænde for det cirkulerende vand, og temperaturen skal være ≤30°C.

Tilsæt katodeopslæmningen i portioner. På dette tidspunkt skal du være opmærksom på rækkefølgen af ​​tilsætning af materialer. Tilsæt først det aktive materiale og det ledende middel, rør langsomt, og tilsæt derefter limen. Tilførselstiden og tilførselsforholdet skal også implementeres nøje i henhold til lithiumbatteriets produktionsproces. For det andet skal udstyrets rotationshastighed og rotationshastighed kontrolleres nøje. Generelt bør den lineære dispersionshastighed være over 17 m/s. Dette afhænger af enhedens ydeevne. Forskellige producenter varierer meget. Kontroller også vakuum og temperatur under blandingen. På dette tidspunkt skal opslæmningens partikelstørrelse og viskositet måles regelmæssigt. Partikelstørrelse og viskositet er tæt forbundet med faststofindholdet, materialeegenskaberne, tilførselssekvensen og lithiumbatteriets fremstillingsproces. På dette tidspunkt kræver den konventionelle proces en temperatur ≤30 ℃, en fugtighed ≤25% RH og en vakuumgrad ≤-0,085 mpa. Overfør opslæmningen til en transfertank eller et malerværksted. Efter at opslæmningen er overført, skal den sigtes. Formålet er at filtrere store partikler, udfælde og fjerne ferromagnetiske og andre stoffer. Store partikler vil påvirke belægningen og kan forårsage overdreven selvafladning af batteriet eller risiko for kortslutning; for meget ferromagnetisk materiale i slammet kan forårsage overdreven selvafladning af batteriet og andre defekter. Processkravene for denne lithiumbatteriproduktionsproces er: temperatur ≤ 40 °C, luftfugtighed ≤ 25 % RF, sigtestørrelse ≤ 100 mesh og partikelstørrelse ≤ 15 µm.

Negativ elektrodeIngredienser Den negative elektrode i et lithiumbatteri består af aktivt materiale, et ledende middel, et bindemiddel og et dispergeringsmiddel. Bekræft først råmaterialerne. Det traditionelle anodesystem er en vandbaseret blandingsproces (opløsningsmidlet er deioniseret vand), så der er ingen særlige tørringskrav til råmaterialerne. Produktionsprocessen for lithiumbatterier kræver, at det deioniserede vands ledningsevne er ≤1us/cm. Værkstedskrav: temperatur ≤40℃, fugtighed ≤25%RH. Forbered lim. Efter at råmaterialerne er bestemt, skal limen (sammensat af CMC og vand) først forberedes. Hæld grafit C og det ledende middel i en mixer til tørblanding. Det anbefales ikke at støvsuge eller tænde for cirkulerende vand, da partiklerne ekstruderes, gnides og opvarmes under tørblandingen. Rotationshastigheden er lav hastighed 15~20 o/min, skrabe- og slibecyklussen er 2-3 gange, og intervaltiden er ≈15 min. Hæld limen i mixeren, og start støvsugningen (≤-0,09 mpa). Klem gummiet ved en lav hastighed på 15~20 o/min i 2 gange, juster derefter hastigheden (lav hastighed 35 o/min, høj hastighed 1200~1500 o/min), og kør i ca. 15 min~60 min i henhold til hver producents vådproces. Hæld til sidst SBR i blenderen. Lav omrøring anbefales, da SBR er en langkædet polymer. Hvis rotationshastigheden er for høj i længere tid, vil molekylkæden let knække og miste aktivitet. Det anbefales at omrøre ved en lav hastighed på 35-40 o/min og en høj hastighed på 1200-1800 o/min i 10-20 minutter. Test viskositet (2000~4000 mPa.s), partikelstørrelse (35µm≤), faststofindhold (40-70%), vakuumgrad og sigte (≤100 mesh). Specifikke procesværdier vil variere afhængigt af materialets fysiske egenskaber og blandingsprocessen. Værkstedet kræver en temperatur på ≤30 ℃ og en luftfugtighed på ≤25 % RF. Katodebelægning til lithiumbatterier Fremstillingsprocessen refererer til ekstrudering eller sprøjtning af katodeopslæmningen på AB-overfladen af ​​aluminiumsstrømopsamleren med en enkelt overfladedensitet på ≈20~40 mg/cm2 (ternær lithiumbatteritype). Ovntemperaturen er generelt over 4 til 8 knob, og bagetemperaturen for hver sektion justeres mellem 95 °C og 120 °C i henhold til de faktiske behov for at undgå tværgående revner og dryp af opløsningsmiddel under bagning. Hastighedsforholdet for overføringsbelægningsvalsen er 1,1-1,2, og mellemrumspositionen er tyndere med 20-30 µm for at undgå overdreven komprimering af etikettens position på grund af haleaflejring under battericyklussen, hvilket kan føre til lithiumudfældning. Belægningsfugtighed ≤2000-3000 ppm (afhængigt af materiale og proces). Den positive elektrodetemperatur i værkstedet er ≤30 ℃, og luftfugtigheden er ≤25 %. Skematisk diagram er som følger: Skematisk diagram over belægningstape

Defremstilling af lithiumbatterierproces mednegativ elektrodebelægningBetegner ekstrudering eller sprøjtning af negativ elektrodeslam på AB-overfladen af ​​kobberstrømopsamleren. Enkeltoverfladedensitet ≈ 10~15 mg/cm2. Belægningsovnens temperatur har generelt 4-8 sektioner (eller mere), og bagetemperaturen for hver sektion er 80℃~105℃. Den kan justeres efter de faktiske behov for at undgå bagerevner og tværgående revner. Overføringsvalsens hastighedsforhold er 1,2-1,3, mellemrummet er tyndt 10-15µm, malingskoncentrationen er ≤3000 ppm, den negative elektrodetemperatur i værkstedet er ≤30℃, og fugtigheden er ≤25%. Efter at den positive belægning på den positive plade tørrer, skal tromlen justeres inden for procestiden. Valsen bruges til at komprimere elektrodearket (forbindingens masse pr. volumenhed). I øjeblikket er der to positive elektrodepresningsmetoder i fremstillingsprocessen for lithiumbatterier: varmpresning og koldpresning. Sammenlignet med koldpresning har varmpresning højere komprimering og lavere rebound-rate. Koldpresningsprocessen er imidlertid relativt enkel og nem at betjene og kontrollere. Valsens primære udstyr er at opnå følgende procesværdier, komprimeringstæthed, rebound-hastighed og forlængelse. Samtidig skal det bemærkes, at sprøde spåner, hårde klumper, nedfaldne materialer, bølgede kanter osv. ikke er tilladt på stangstykkets overflade, og brud er ikke tilladt i mellemrummene. På nuværende tidspunkt er værkstedsmiljøets temperatur: ≤23 ℃, fugtighed: ≤25%. Den sande densitet af nuværende konventionelle materialer:

Almindeligt anvendt komprimering:

Reboundrate: generel rebound 2-3 μm

Forlængelse: Positiv elektrodeplade er generelt ≈1,002

Når den positive elektroderulle er færdig, er næste trin at opdele hele elektrodestykket i små strimler af samme bredde (svarende til batteriets højde). Vær opmærksom på grater på polstykket, når du skærer. Det er nødvendigt at inspicere polstykkerne grundigt for grater i X- og Y-retningen ved hjælp af todimensionelt udstyr. Langsgående gratlængdeproces Y≤1/2 H membrantykkelse. Omgivelsestemperaturen i værkstedet skal være ≤23℃, og dugpunktet skal være ≤-30℃. Fremstillingsprocessen for negative elektrodeark til lithiumbatteri-negative elektrodeark er den samme som for positive elektroder, men procesdesignet er anderledes. Omgivelsestemperaturen i værkstedet skal være ≤23℃, og luftfugtigheden skal være ≤25%. Sand densitet af almindelige negative elektrodematerialer:

Almindeligt anvendt negativ elektrodekomprimering: Rebound rate: Generel rebound 4-8um Forlængelse: Positiv plade generelt ≈ 1.002 Produktionsprocessen for positiv elektrodeafisolering på lithiumbatterier ligner den positive elektrodeafisoleringsproces, og begge skal kontrollere grater i X- og Y-retningerne. Omgivelsestemperaturen i værkstedet skal være ≤23℃, og dugpunktet skal være ≤-30℃. Når den positive plade er klar til at blive afisolering, skal den positive plade tørres (120°C), og derefter svejses og pakkes aluminiumspladen. Under denne proces skal fanens længde og støbebredde tages i betragtning. Med **650-designet (såsom 18650-batteriet) som eksempel, er designet med eksponerede faner primært for at tage hensyn til et rimeligt samarbejde mellem katodefligene under hætte- og valsesporsvejsning. Hvis polfligene er eksponerede for længe, ​​kan der let opstå en kortslutning mellem polfligene og stålskallen under valseprocessen. Hvis kabelskoen er for kort, kan hætten ikke loddes. I øjeblikket findes der to typer ultralydssvejsehoveder: lineære og punktformede. I husholdningsprocesser anvendes der for det meste lineære svejsehoveder af hensyn til overstrøm og svejsestyrke. Derudover anvendes højtemperaturlim til at dække loddefliserne, primært for at undgå risikoen for kortslutninger forårsaget af metalgrater og metalaffald. Omgivelsestemperaturen i værkstedet bør være ≤23 ℃, dugpunktet bør være ≤-30 ℃, og katodens fugtighedsindhold bør være ≤500-1000 ppm.

Forberedelse af negativ pladeDen negative plade skal tørres (105-110°C), hvorefter nikkelpladerne svejses og pakkes. Loddeflappens længde og formningsbredde skal også tages i betragtning. Omgivelsestemperaturen i værkstedet skal være ≤23℃, dugpunktet skal være ≤-30℃, og fugtighedsindholdet i den negative elektrode skal være ≤500-1000 ppm. Viklingen består i at vikle separatoren, den positive elektrodeplade og den negative elektrodeplade til en jernkerne gennem en viklingsmaskine. Princippet er at vikle den positive elektrode sammen med den negative elektrode og derefter adskille de positive og negative elektroder gennem en separator. Da den negative elektrode i det traditionelle system er kontrolelektroden i batteridesignet, er kapacitetsdesignet højere end den positive elektrodes, så Li+ fra den positive elektrode kan opbevares i den "ledige" del af den negative elektrode under formationsopladning. Der skal lægges særlig vægt på viklingsspændingen og polstykkets arrangement under vikling. For lille viklingsspænding vil påvirke den indre modstand og husets indsættelseshastighed. For høj spænding kan føre til risiko for kortslutning eller afskalning. Justering refererer til den relative position af den negative elektrode, den positive elektrode og separatoren. Bredden af ​​den negative elektrode er 59,5 mm, den positive elektrode er 58 mm, og separatoren er 61 mm. De tre justeres under afspilning for at undgå risiko for kortslutninger. Viklingsspændingen er generelt mellem 0,08-0,15 MPa for den positive pol, 0,08-0,15 MPa for den negative pol, 0,08-0,15 MPa for den øvre membran og 0,08-0,15 MPa for den nedre membran. Specifikke justeringer afhænger af udstyr og proces. Omgivelsestemperaturen i dette værksted er ≤23 ℃, dugpunktet er ≤-30 ℃, og fugtighedsindholdet er ≤500-1000 ppm.

Før den indkapslede batterikerne installeres i huset, kræves en Hi-Pot-test på 200~500V (for at teste, om højspændingsbatteriet er kortsluttet), og der kræves også støvsugning for yderligere at kontrollere støv, før det installeres i huset. De tre vigtigste kontrolpunkter for lithiumbatterier er fugt, grater og støv. Efter den foregående proces er afsluttet, indsættes den nederste pakning i bunden af ​​batterikernen, den positive elektrodeplade bøjes, så overfladen vender mod batterikernens viklingshul, og den indsættes endelig lodret i stålskallen eller aluminiumskallen. Med type 18650 som eksempel er den ydre diameter ≈ 18 mm + højde ≈ 71,5 mm. Når tværsnitsarealet af den viklede kerne er mindre end det indre tværsnitsareal af stålhuset, er indsættelseshastigheden for stålhuset cirka 97% til 98,5%. Fordi polstykkets rebound-værdi og graden af ​​væskeindtrængning under senere injektion skal tages i betragtning. Den samme proces som overfladeunderlaget inkluderer montering af det øverste underlag. Omgivelsestemperaturen i værkstedet skal være ≤23 ℃, og dugpunktet skal være ≤-40 ℃.

RullendeIndsætter en loddestift (normalt lavet af kobber eller legering) i midten af ​​loddekernen. Almindeligt anvendte svejsestifter er Φ2,5*1,6 mm, og svejsestyrken på den negative elektrode skal være ≥12N for at være kvalificeret. Hvis den er for lav, vil den let forårsage virtuel lodning og for stor indre modstand. Hvis den er for høj, er det let at svejse nikkellaget af på overfladen af ​​stålskallen, hvilket resulterer i loddeforbindelser, der fører til skjulte farer såsom rust og lækage. Den enkle forståelse af rullende rille er at fastgøre den viklede batterikerne på huset uden at ryste. I fremstillingsprocessen af ​​dette lithiumbatteri skal der lægges særlig vægt på at matche den tværgående ekstruderingshastighed og den langsgående pressehastighed for at undgå at skære huset med en for høj tværgående hastighed, og nikkellaget i hakket vil falde af, hvis den langsgående hastighed er for hurtig, eller højden af ​​hakket vil blive påvirket, og tætningen vil blive påvirket. Det er nødvendigt at kontrollere, om procesværdierne for rilledybde, -udvidelse og rillehøjde overholder standarderne (ved praktiske og teoretiske beregninger). Almindelige kogepladestørrelser er 1,0, 1,2 og 1,5 mm. Efter at have rullet rillen er færdig, skal hele maskinen støvsuges igen for at undgå metalaffald. Vakuumgraden skal være ≤-0,065 MPa, og støvsugetiden skal være 1~2 sekunder. Kravene til omgivelsestemperaturen i dette værksted er ≤23 ℃, og dugpunktet er ≤-40 ℃. Bagning af batterikerne Efter at de cylindriske batteriplader er rullet og rillet, er den næste produktionsproces for lithiumbatterier meget vigtig: bagning. Under produktionen af ​​battericeller tilføres en vis mængde fugt. Hvis fugtigheden ikke kan kontrolleres inden for standardintervallet i tid, vil batteriets ydeevne og sikkerhed blive alvorligt påvirket. Generelt anvendes en automatisk vakuumovn til bagning. Arranger de celler, der skal bages, pænt, sæt tørremidlet i ovnen, indstil parametrene, og hæv temperaturen til 85 °C (f.eks. lithiumjernfosfatbatterier). Følgende er bagestandarderne for flere forskellige specifikationer for battericeller:

VæskeinjektionFremstillingsprocessen for lithiumbatterier involverer fugtighedstest af de bagte battericeller. Først efter at have opfyldt de foregående bagestandarder, kan du fortsætte til næste trin: injektion af elektrolytten. Placer hurtigt de bagte batterier i vakuumhandskerummet, vej og registrer vægten, sæt dem på injektionskoppen, og tilsæt den designede vægt af elektrolyt til koppen (normalt udføres en væske-nedsænket batteritest: sæt batteriet i midten af ​​koppen). Placer batterikernen i elektrolytten, lad den ligge i blød i et stykke tid, test batteriets maksimale væskeabsorptionskapacitet (fyld normalt væsken i henhold til den eksperimentelle volumen), sæt den i en vakuumboks for at vakuumere (vakuumgrad ≤ -0,09 MPa), og accelerer elektrolyttens penetration i elektroden. Efter flere cyklusser fjernes batteristykkerne og vejes. Beregn, om injektionsvolumenet opfylder designværdien. Hvis det er mindre, skal det genopfyldes. Hvis der er for meget, hældes blot overskydende fra, indtil du opfylder designkravene. Handskerummets miljø kræver en temperatur ≤23 ℃ og et dugpunkt ≤-45 ℃.

SvejsningUnder fremstillingsprocessen af ​​litiumbatterier skal batteridækslet placeres i handskerummet på forhånd, og batteridækslet skal fastgøres på den nederste form af supersvejsemaskinen med den ene hånd, og batterikernen skal holdes med den anden hånd. Ret battericellens positive kabelstang ind i forhold til dækslets poltang. Når du har bekræftet, at den positive poltang er justeret med dækslets poltang, skal du træde på ultralydssvejsemaskinen. Træd derefter på svejsemaskinens fodpedal. Derefter skal batterienheden inspiceres fuldstændigt for at kontrollere loddeflippernes svejseeffekt.

Observer om loddeflikerne er justeret.

Træk forsigtigt i loddefliken for at se, om den er løs.

Batterier, hvis batteridæksel ikke er fastsvejset, skal svejses igen.