Itij-ionske baterije imajo široko paleto uporabe. Glede na klasifikacijo področij uporabe jih lahko razdelimo na baterije za shranjevanje energije, baterije za napajanje in baterije za potrošniško elektroniko.
- Baterija za shranjevanje energije zajema shranjevanje komunikacijske energije, shranjevanje električne energije, porazdeljene energetske sisteme itd.;
- Akumulatorji se uporabljajo predvsem na področju energije in služijo trgu, vključno z novimi energetskimi vozili, električnimi viličarji itd.;
- Baterije za potrošniško elektroniko zajemajo potrošniško in industrijsko področje, vključno s pametnim merjenjem, inteligentno varnostjo, inteligentnim transportom, internetom stvari itd.
Litij-ionska baterija je kompleksen sistem, ki ga sestavljajo predvsem anoda, katoda, elektrolit, separator, tokovni zbiralnik, vezivo, prevodno sredstvo in tako naprej, vključno z reakcijami, kot so elektrokemijsko reakcijo anode in katode, prevodnost litijevih ionov in elektronska prevodnost ter difuzija toplote.
Proizvodni proces litijevih baterij je relativno dolg in vključuje več kot 50 postopkov.
Litijeve baterije lahko glede na obliko razdelimo na valjaste baterije, baterije s kvadratnim aluminijastim ohišjem, baterije v obliki vrečke in baterije z rezili. V njihovem proizvodnem procesu obstajajo nekatere razlike, vendar lahko na splošno postopek izdelave litijevih baterij razdelimo na začetni postopek (izdelava elektrod), vmesni postopek (sinteza celic) in zadnji postopek (oblikovanje in pakiranje).
V tem članku bo predstavljen postopek izdelave litijevih baterij.
Proizvodni cilj predprocesa je dokončanje izdelave elektrode (anode in katode). Glavni postopki vključujejo: mešanje/zmeščevanje, nanašanje premaza, kalandriranje, rezanje in izrezovanje.
Gnojenje/mešanje
Mešanje/suspenzija je enakomerno mešanje trdnih materialov anode in katode baterije, nato pa dodajanje topila za nastanek suspenzije. Mešanje suspenzije je izhodišče na začetku linije in uvod v zaključek nadaljnjih postopkov nanašanja premaza, kalandriranja in drugih.
Kaša litijeve baterije je razdeljena na kašo pozitivne elektrode in kašo negativne elektrode. V mešalnik dajte aktivne snovi, prevodni ogljik, zgoščevalec, vezivo, dodatek, topilo itd. v sorazmerju. Z mešanjem dobite enakomerno disperzijo suspenzije trdne in tekoče snovi za premaz.
Visokokakovostno mešanje je osnova za visokokakovosten zaključek nadaljnjega postopka, kar bo neposredno ali posredno vplivalo na varnostne lastnosti in elektrokemične lastnosti baterije.
Premaz
Premazovanje je postopek nanašanja pozitivnega in negativnega aktivnega materiala na aluminijasto oziroma bakreno folijo ter njihovega kombiniranja s prevodnimi sredstvi in vezivom, da se tvori elektrodna plošča. Topila se nato odstranijo s sušenjem v pečici, tako da se trdna snov veže na podlago in tvori tuljavo pozitivne in negativne elektrodne plošče.
Katodni in anodni premaz
Katodni materiali: Obstajajo tri vrste materialov: laminirana struktura, spinelna struktura in olivinska struktura, ki ustrezajo ternarnim materialom (in litijevemu kobaltatu), litijevemu manganatu (LiMn2O4) oziroma litijevemu železovemu fosfatu (LiFePO4).
Anodni materiali: Trenutno se anodni materiali, ki se uporabljajo v komercialnih litij-ionskih baterijah, večinoma nanašajo na ogljikove in neogljikove materiale. Med njimi so grafitna anoda, ki je trenutno najpogosteje uporabljena, ter neurejena ogljikova anoda, trdi ogljik, mehki ogljik itd.; neogljikovi materiali vključujejo anodo na osnovi silicija, litijev titanat (LTO) in tako naprej.
Kot osrednja povezava v postopku obdelave na začetku procesa kakovost izvedbe premaza močno vpliva na doslednost, varnost in življenjski cikel končne baterije.
Kalandriranje
Prevlečena elektroda se dodatno stisne z valjčkom, tako da sta aktivna snov in kolektor v tesnem stiku, kar zmanjša razdaljo gibanja elektronov, zmanjša debelino elektrode in poveča nosilnost. Hkrati se lahko zmanjša notranji upor baterije, poveča prevodnost in izboljša izkoriščenost prostornine baterije, s čimer se poveča njena kapaciteta.
Ravnost elektrode po postopku kalandriranja bo neposredno vplivala na učinek nadaljnjega postopka rezanja. Enakomernost aktivne snovi elektrode bo posredno vplivala tudi na delovanje celice.
Rezanje
Rezanje je neprekinjeno vzdolžno rezanje široke elektrodne tuljave na ozke rezine zahtevane širine. Pri rezanju elektroda doživi strižno delovanje in se zlomi. Ravnost roba po rezanju (brez zarez in upogibanja) je ključnega pomena za preverjanje delovanja.
Postopek izdelave elektrode vključuje varjenje jezička elektrode, nanos zaščitnega lepilnega papirja, ovijanje jezička elektrode in lasersko rezanje jezička elektrode za nadaljnji postopek navijanja. Izrezovanje je vtiskovanje in oblikovanje prevlečene elektrode za nadaljnji postopek.
Zaradi visokih zahtev glede varnosti litij-ionskih baterij so v procesu izdelave litijevih baterij zelo zahtevne natančnost, stabilnost in avtomatizacija opreme.
Kot vodilni proizvajalec opreme za merjenje litijevih elektrod je Dacheng Precision predstavil serijo izdelkov za merjenje elektrod v predprodaji proizvodnje litijevih baterij, kot so merilniki površinske gostote z rentgenskim/β-žarkom, merilniki debeline in površinske gostote s CDM, laserski merilniki debeline in tako naprej.
- Super rentgenski merilnik gostote
Prilagodljiv je za merjenje širine premaza več kot 1600 mm, podpira ultra hitro skeniranje in zaznava podrobne značilnosti, kot so tanjša območja, praske in keramični robovi. Pomaga lahko pri nanašanju premazov v zaprti zanki.
- Merilnik površinske gostote z rentgenskim/β-žarki
Uporablja se v postopku nanašanja premaza na elektrode baterij in postopku nanašanja keramičnega premaza na separator za izvajanje spletnega testiranja površinske gostote merjenega predmeta.
- Merilnik debeline in površinske gostote CDM
Uporablja se lahko v postopku nanašanja prevleke: spletno zaznavanje podrobnih značilnosti elektrod, kot so zamujena prevleka, pomanjkanje materiala, praske, konture debeline redčenih območij, zaznavanje debeline AT9 itd.;
- Večokvirni sinhroni sledilni merilni sistem
Uporablja se za postopek nanašanja prevleke na katodo in anodo litijevih baterij. Za izvajanje sinhronih sledilnih meritev na elektrodah uporablja več skenirnih okvirjev. Petokvirni sinhroni sledilni merilni sistem lahko pregleda mokro plast, neto količino prevleke in elektrodo.
- Laserski merilnik debeline
Uporablja se za zaznavanje elektrode v procesu nanašanja premaza ali kalandriranja litijevih baterij.
- Merilnik debeline in dimenzij brez povezave
Uporablja se za zaznavanje debeline in dimenzije elektrod v procesu nanašanja premaza ali kalandriranja litijevih baterij, kar izboljša učinkovitost in doslednost.
Čas objave: 31. avg. 2023
