Produzione di batterie al litio - Processo front-end
Introduzione: Conoscenza di base della batteria al litio
1. Struttura di base della batteria al litio
Materiali principali: elettrodo positivo, elettrodo negativo, elettrolita, diaframma
Struttura: rotonda, quadrata; Laminato, avvolgente
Forma: polimero (imballaggio flessibile), ioni di litio liquidi (guscio in acciaio)
2. Come funzionano le batterie al litio
Materiale positivo: LiMn2O4, materiale negativo: grafite
Durante la carica, il Li+ nell'elettrodo positivo e il Li+ nell'elettrolita convergono verso l'elettrodo negativo per ottenere elettroni, che vengono ridotti a Li incorporato nel materiale di carbonio dell'elettrodo negativo. Durante la scarica, il Li incorporato nel materiale di carbonio negativo perde elettroni ed entra nell'elettrolita, mentre il Li+ nell'elettrolita si sposta verso l'elettrodo positivo.
3. Principio di composizione della batteria al litio
Struttura dell'elettrodo positivo:
LiMn2O4 (manganato di litio)+ agente conduttivo (nero di acetilene)+ adesivo (PVDF)+ collettore di fluido (foglio di alluminio) elettrodo positivo
Struttura dell'elettrodo negativo:
Grafite + agente conduttivo (acetilene nero)+ adesivo (PVDF)+ collettore di fluido (foglio di rame) elettrodo negativo
4. Processo di ricarica
L'alimentatore carica la batteria, in questo momento l'elettrone e sull'elettrodo positivo corre verso l'elettrodo negativo attraverso il circuito esterno e lo ione di litio positivo Li+"salta"nell'elettrolita dall'elettrodo positivo,"salite"attraverso il piccolo foro curvo sul diaframma, e"nuota"all'elettrodo negativo e gli elettroni che sono trascorsi da tempo si combinano.
La reazione sull'elettrodo positivo è LiMn2O4 ==Li1-xMn2O4+Xli++Xe(elettrone).
La reazione sull'elettrodo negativo è 6C+XLi+Xe==LixC6
5. Processo di dimissione
La batteria si scarica, in questo momento l'elettrone e sull'elettrodo negativo corre verso l'elettrodo positivo attraverso il circuito esterno e lo ione di litio positivo Li+"salta"nell'elettrolita dall'elettrodo negativo,"salite"attraverso il piccolo foro ricurvo sul diaframma,"nuota"all'elettrodo positivo e si combina con gli elettroni che sono trascorsi da tempo.
La reazione sull'elettrodo positivo è Li1-xMn2O4+xli++xe(elettrone) ==LiMn2O4
La reazione che avviene sull'elettrodo negativo è LixC6 == 6C+xLi+xe
6. Flusso del processo della batteria agli ioni di litio:
Sezione anteriore: miscelazione, rivestimento, laminazione, fustellatura
Sezione centrale: avvolgimento, assemblaggio, iniezione
Dopo il segmento: formazione, partizione, modulo
Sezione anteriore
L'obiettivo produttivo dei processi precedente e successivo è quello di completare la produzione delle espansioni polari (positive e negative). Il processo principale della prima fase è: miscelazione, rivestimento, laminazione, affondamento, produzione, fustellatura, l'attrezzatura coinvolta comprende principalmente: miscelatore, macchina di rivestimento, pressa a rullo, macchina di affondamento, macchina di produzione, fustellatrice, ecc.
Miscelazione dei liquami (attrezzatura utilizzata:miscelatore sottovuoto) consiste nel mescolare uniformemente i materiali positivi e negativi della batteria allo stato solido e aggiungere solvente per mescolare fino alla sospensione. La miscelazione dell'impasto liquido è il punto di partenza del processo precedente ed è la base per completare i successivi processi di rivestimento e laminazione.
1.1 Dosaggio positivo
L'elettrodo positivo è composto da sostanza attiva, agente conduttivo e legante.
1.2Ingrediente dell'elettrodo negativo (agitazione)
L'elettrodo negativo è composto da materiale attivo, agente conduttivo, adesivo e disperdente.
Rivestimento (attrezzature utilizzate:macchina di rivestimento) è il processo di rivestimento uniforme dell'impasto liquido agitato su un foglio di metallo e di essiccazione per produrre elettrodi positivi e negativi. Essendo l’anello centrale del processo precedente, la qualità di esecuzione del processo di rivestimento influisce profondamente sulla consistenza, sulla sicurezza e sulla durata della batteria finita. Pertanto, la macchina di rivestimento è l'attrezzatura più preziosa nel processo precedente.
Principio della macchina per rivestimento a pressione
Come controllare l'uniformità del rivestimento della batteria al litio?
Esistono molti fattori che influenzano l'uniformità del rivestimento, tra cui l'uomo, la macchina, il materiale, il metodo e l'ambiente. Tuttavia, i fattori fondamentali sono diverse condizioni direttamente correlate al processo di rivestimento: substrato di rivestimento, adesivo, rullo di rivestimento in acciaio/gomma e macchina composita.
1) Substrato di rivestimento: comprende principalmente materiale, caratteristiche della superficie, spessore e uniformità.
2) Adesivo: si riferisce principalmente alla sua viscosità di lavoro, affinità e adesione alla superficie del substrato.
3) Rullo di rivestimento in acciaio: non è solo il vettore diretto dell'adesivo, ma anche il punto di riferimento di supporto per il substrato di rivestimento e il rullo di gomma, quindi è il nucleo dell'intero meccanismo di rivestimento. L'uniformità del rivestimento è influenzata dalla sua forma e dalle tolleranze di posizione, dalla rigidità, dalla qualità dell'equilibrio dinamico e statico, dalla qualità della superficie, dall'uniformità della temperatura e dalle condizioni di deformazione termica.
4) Rullo di rivestimento: il rullo di gomma si riferisce a un'importante variabile della qualità del rivestimento e del suo materiale (come la durata dello strato adesivo), durezza, tolleranza di posizione, rigidità, qualità dell'equilibrio dinamico e statico, qualità della superficie e deformazione termica condizioni influenzano anche l'uniformità del rivestimento.
5) Macchina composita: è la piattaforma di base per il rivestimento, che comprende non solo la precisione e la sensibilità del rullo di rivestimento in acciaio e del meccanismo di pressatura del rullo in gomma, ma anche la progettazione della massima velocità operativa e la stabilità complessiva della macchina.
3. Taglio a rotolamento(produzione)
Pressatura a rulli (attrezzatura utilizzata:pressa a rulli) consiste nel compattare ulteriormente l'elettrodo rivestito, aumentando così la densità energetica della batteria. La planarità dell'elettrodo laminato influisce direttamente sull'effetto di lavorazione del successivo processo di taglio e anche l'uniformità del materiale attivo dell'elettrodo influisce indirettamente sulle prestazioni della cella della batteria.
Spacco (attrezzature utilizzate:macchina da taglio) è il processo di taglio continuo di una bobina più ampia di pezzi polari in diversi pezzi stretti della larghezza desiderata. La rottura del polarizzatore durante il taglio è dovuta all'azione di taglio e la levigatezza del bordo dopo il taglio (senza bave o deformazioni) è la chiave per valutare le prestazioni della macchina da taglio.
3.1 Produzione dell'elettrodo positivo
Dopo che il rivestimento dell'elettrodo positivo si è asciugato, i rulli devono essere allineati entro il tempo del processo. Il rullo viene utilizzato per compattare la lastra polare e attualmente esistono due processi: pressatura a caldo e pressatura a freddo. La compattazione con pressatura a caldo ha un tasso di rimbalzo più elevato rispetto alla pressatura a freddo; Ma il processo di spremitura a freddo è relativamente semplice e facile da utilizzare e controllare. L'attrezzatura principale del rullo è adattata ai seguenti valori di processo: densità di compattazione, velocità di rimbalzo e allungamento. Allo stesso tempo, è importante notare che la superficie del polarizzatore deve essere priva di scheggiature, blocchi duri, perdita di materiale, bordi ondulati e gli spazi vuoti non devono essere rotti.
3.2 Produzione dell'elettrodo negativo
La produzione dell'elettrodo negativo avviene in modo simile a quella dell'elettrodo positivo, ma la struttura del processo è diversa.
