עם ההתפתחות המהירה של ה-סוללת ליתיוםבתעשייה, תרחישי היישום של סוללות ליתיום ממשיכים להתרחב והופכים למכשיר אנרגיה חיוני בחייהם ובעבודתם של אנשים. כשמדובר בתהליך הייצור של יצרני סוללות ליתיום מותאמות אישית, תהליך ייצור סוללות הליתיום כולל בעיקר מרכיבים, ציפוי, יריעות, הכנה, ליפוף, הקלפה, גלגול, אפייה, הזרקת נוזלים, ריתוך וכו'. להלן יוצגו הנקודות המרכזיות בתהליך ייצור סוללות הליתיום. מרכיבי אלקטרודה חיובית האלקטרודה החיובית של סוללות ליתיום מורכבת מחומרים פעילים, חומרים מוליכים, דבקים וכו'. ראשית, חומרי הגלם מאושרים ונאפים. באופן כללי, יש לאפות את החומר המוליך בטמפרטורה של ≈120℃ למשך 8 שעות, ואת הדבק PVDF יש לאפות בטמפרטורה של ≈80℃ למשך 8 שעות. האם חומרים פעילים (LFP, NCM וכו') דורשים אפייה וייבוש תלוי במצב חומרי הגלם. כיום, סדנת סוללות ליתיום כללית דורשת טמפרטורה של ≤40℃ ולחות של ≤25%RH. לאחר השלמת הייבוש, יש להכין מראש דבק PVDF (ממס PVDF, תמיסת NMP). איכות דבק ה-PVDF היא קריטית להתנגדות הפנימית ולביצועים החשמליים של הסוללה. גורמים המשפיעים על יישום הדבק כוללים את הטמפרטורה ומהירות הערבוב. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, הצהבת הדבק תשפיע על ההידבקות. אם מהירות הערבוב מהירה מדי, הדבק עלול להינזק בקלות. מהירות הסיבוב הספציפית תלויה בגודל דיסקת הפיזור. באופן כללי, המהירות הליניארית של דיסקת הפיזור היא 10-15 מטר/שנייה (בהתאם לציוד). בשלב זה, מיכל הערבוב נדרש להפעיל את המים במחזור, והטמפרטורה צריכה להיות ≤30°C.

הוסיפו את תרחיף הקתודה במנות. בשלב זה, עליכם לשים לב לסדר הוספת החומרים. ראשית, הוסיפו את החומר הפעיל ואת חומר המוליך, ערבבו לאט, ולאחר מכן הוסיפו את הדבק. יש ליישם בקפדנות את זמן ההזנה ויחס ההזנה בהתאם לתהליך ייצור סוללות הליתיום. שנית, יש לשלוט בקפדנות על מהירות הסיבוב ומהירות הסיבוב של הציוד. באופן כללי, מהירות הפיזור הליניארית צריכה להיות מעל 17 מטר/שנייה. זה תלוי בביצועי המכשיר. יצרנים שונים משתנים מאוד. יש לשלוט גם בוואקום ובטמפרטורה של הערבוב. בשלב זה, יש לאתר באופן קבוע את גודל החלקיקים והצמיגות של התרחיף. גודל החלקיקים והצמיגות קשורים קשר הדוק לתכולת המוצקים, תכונות החומר, רצף ההזנה ותהליך ייצור סוללות הליתיום. בשלב זה, התהליך הקונבנציונלי דורש טמפרטורה ≤30℃, לחות ≤25%RH, ומידת ואקום ≤-0.085mpa. העבירו את התרחיף למיכל העברה או לחנות צבע. לאחר העברת התרחיף, יש לסנן אותו. המטרה היא לסנן חלקיקים גדולים, להשקיע ולהסיר חומרים פרומגנטיים וחומרים אחרים. חלקיקים גדולים ישפיעו על הציפוי ועלולים לגרום לפריקה עצמית מוגזמת של הסוללה או לסיכון לקצר חשמלי; יותר מדי חומר פרומגנטי בתרחיף עלול לגרום לפריקה עצמית מוגזמת של הסוללה ולפגמים אחרים. דרישות התהליך של תהליך ייצור סוללת ליתיום זו הן: טמפרטורה ≤ 40°C, לחות ≤ 25% RH, גודל רשת המסך ≤ 100 רשת, וגודל חלקיקים ≤ 15μm.

אלקטרודה שליליתרכיבים האלקטרודה השלילית של סוללת ליתיום מורכבת מחומר פעיל, חומר מוליך, חומר מקשר וחומר פיזור. ראשית, יש לאשר את חומרי הגלם. מערכת האנודה המסורתית היא תהליך ערבוב על בסיס מים (הממס הוא מים מזוקקים), ולכן אין דרישות ייבוש מיוחדות לחומרי הגלם. תהליך ייצור סוללות ליתיום דורש מוליכות של מים מזוקקים של ≤1us/cm. דרישות הסדנה: טמפרטורה ≤40℃, לחות ≤25%RH. הכן דבק. לאחר קביעת חומרי הגלם, יש להכין תחילה את הדבק (המורכב מ-CMC ומים). בשלב זה, יש לשפוך את הגרפיט C והחומר המוליך למיקסר לערבוב יבש. מומלץ לא לשאוב או להפעיל את מחזור המים, מכיוון שהחלקיקים נבלעים, משפשפים ומחוממים במהלך הערבוב היבש. מהירות הסיבוב היא מהירות נמוכה 15~20 סל"ד, מחזור הגירוד והטחינה הוא 2-3 פעמים, וזמן המרווח הוא ≈15 דקות. יש לשפוך את הדבק למיקסר ולהתחיל לשאוב (≤-0.09mpa). סחטו את הגומי במהירות נמוכה של 15~20 סל"ד פעמיים, לאחר מכן התאימו את המהירות (מהירות נמוכה 35 סל"ד, מהירות גבוהה 1200~1500 סל"ד), והפעילו במשך כ-15 דקות~60 דקות בהתאם לתהליך הרטוב של כל יצרן. לבסוף, שפכו את ה-SBR לבלנדר. מומלץ לערבב במהירות נמוכה מכיוון ש-SBR הוא פולימר בעל שרשרת ארוכה. אם מהירות הסיבוב מהירה מדי למשך זמן רב, שרשרת המולקולות תישבר בקלות ותאבד פעילות. מומלץ לערבב במהירות נמוכה של 35-40 סל"ד ובמהירות גבוהה של 1200-1800 סל"ד למשך 10-20 דקות. בדקו צמיגות (2000~4000 מיליאמפר לשנייה), גודל חלקיקים (35 מיקרון ≤), תכולת מוצקים (40-70%), דרגת ואקום ורשת רשת (≤100 רשת). ערכי תהליך ספציפיים ישתנו בהתאם לתכונות הפיזיקליות של החומר ותהליך הערבוב. הסדנה דורשת טמפרטורה ≤30℃ ולחות ≤25%RH. ציפוי קתודה תהליך ייצור סוללות ליתיום מתייחס לריקון או ריסוס של תרחיף הקתודה על פני השטח AB של קולט זרם אלומיניום, עם צפיפות משטח יחיד של ≈20~40 מ"ג/ס"מ רבוע (סוג סוללת ליתיום טרנרית). טמפרטורת התנור היא בדרך כלל מעל 4 עד 8 קשר, וטמפרטורת האפייה של כל מקטע מותאמת בין 95°C ל-120°C בהתאם לצרכים בפועל כדי למנוע סדקים רוחביים וטפטוף ממס במהלך סדקים באפייה. יחס מהירות גליל ציפוי ההעברה הוא 1.1-1.2, ומיקום הפער דליל ב-20-30 מיקרון כדי למנוע דחיסה מוגזמת של מיקום התווית עקב זנב במהלך מחזור הסוללה, מה שעלול להוביל לשקיעת ליתיום. לחות הציפוי ≤2000-3000ppm (בהתאם לחומר ובתהליך). טמפרטורת האלקטרודה החיובית בסדנה היא ≤30℃ והלחות היא ≤25%. הדיאגרמה הסכמטית היא כדלקמן: דיאגרמה סכמטית של סרט ציפוי

הייצור סוללות ליתיוםתהליך שלציפוי אלקטרודה שליליתמתייחס לריקון או ריסוס של תרחיף אלקטרודה שלילית על פני השטח AB של קולט זרם נחושת. צפיפות משטח יחיד ≈ 10~15 מ"ג/ס"מ רבוע. טמפרטורת תנור הציפוי כוללת בדרך כלל 4-8 מקטעים (או יותר), וטמפרטורת האפייה של כל מקטע היא 80℃~105℃. ניתן להתאים אותה בהתאם לצרכים בפועל כדי למנוע סדקי אפייה וסדקים רוחביים. יחס מהירות גליל ההעברה הוא 1.2-1.3, הפער דליל ב-10-15 מיקרון, ריכוז הצבע הוא ≤3000ppm, טמפרטורת האלקטרודה השלילית בסדנה היא ≤30℃, והלחות היא ≤25%. לאחר שהציפוי החיובי של הלוח החיובי מתייבש, יש ליישר את התוף בתוך זמן התהליך. הגליל משמש לדחיסת יריעת האלקטרודה (מסת התחבושת ליחידת נפח). נכון לעכשיו, ישנן שתי שיטות לחיצה על אלקטרודה חיובית בתהליך ייצור סוללות ליתיום: כבישה חמה וכבישה קרה. בהשוואה לכבישה קרה, לכבישה חמה יש דחיסה גבוהה יותר וקצב ריבאונד נמוך יותר. עם זאת, תהליך הכבישה הקרה הוא פשוט יחסית וקל לתפעול ולשליטה. הציוד העיקרי של הגליל הוא להשיג את ערכי התהליך הבאים, צפיפות דחיסה, קצב ריבאונד והתארכות. יחד עם זאת, יש לציין כי שבבים שבירים, גושים קשים, חומרים שנפלו, קצוות גליים וכו' אינם מורשים להופיע על פני חתיכת המוט, ושברים אינם מורשים בפערים. נכון לעכשיו, טמפרטורת סביבת הסדנה: ≤23℃, לחות: ≤25%. הצפיפות האמיתית של חומרים קונבנציונליים נוכחיים:

דחיסה נפוצה:

קצב ריבאונד: ריבאונד כללי 2-3 מיקרומטר

התארכות: יריעת אלקטרודה חיובית היא בדרך כלל ≈1.002

לאחר השלמת גליל האלקטרודה החיובית, השלב הבא הוא לחלק את כל חתיכת האלקטרודה לרצועות קטנות באותו רוחב (התואמות לגובה הסוללה). בעת החריץ, יש לשים לב לקצוות של חתיכת הקוטב. יש צורך לבדוק באופן מקיף את חתיכות הקוטב לאיתור קצוות בכיוונים X ו-Y בעזרת ציוד דו-ממדי. אורך קצוות אורכי תהליך Y≤1/2 H עובי הסרעפת. טמפרטורת הסביבה של הסדנה צריכה להיות ≤23℃, ונקודת הטל צריכה להיות ≤-30℃. תהליך הייצור של יריעות אלקטרודה שלילית עבור יריעות אלקטרודה שלילית של סוללות ליתיום זהה לזה של אלקטרודות חיוביות, אך תכנון התהליך שונה. טמפרטורת הסביבה של הסדנה צריכה להיות ≤23℃ והלחות צריכה להיות ≤25%. צפיפות אמיתית של חומרי אלקטרודה שלילית נפוצים:

דחיסת אלקטרודה שלילית נפוצה: קצב ריבאונד: ריבאונד כללי 4-8 מיקרון התארכות: פלטה חיובית בדרך כלל ≈ 1.002 תהליך הייצור של הסרת אלקטרודה חיובית של סוללות ליתיום דומה לתהליך הסרת האלקטרודה החיובית, ושניהם צריכים לשלוט בקוצצים בכיוונים X ו-Y. טמפרטורת הסביבה של הסדנה צריכה להיות ≤23℃, ונקודת הטל צריכה להיות ≤-30℃. לאחר שהפלטה החיובית מוכנה להסרת אלקטרודה, יש לייבש את הפלטה החיובית (120°C), ולאחר מכן לרתך ולארוז את יריעת האלומיניום. במהלך תהליך זה, יש לקחת בחשבון את אורך הלשונית ורוחב היציקה. אם ניקח לדוגמה את עיצוב **650 (כגון סוללת 18650), העיצוב עם לשוניות חשופות נועד בעיקר לשקול את שיתוף הפעולה הסביר של לשוניות הקתודה במהלך ריתוך המכסה וחריץ הגלגול. אם לשוניות הקוטב חשופות זמן רב מדי, עלול להתרחש בקלות קצר חשמלי בין לשוניות הקוטב למעטפת הפלדה במהלך תהליך הגלגול. אם הלולאה קצרה מדי, לא ניתן להלחים את המכסה. כיום, ישנם שני סוגים של ראשי ריתוך אולטרסאונד: ליניאריים וראשי ריתוך נקודתיים. בתהליכים ביתיים משתמשים בעיקר בראשי ריתוך ליניאריים עקב שיקולי זרם יתר ועוצמת ריתוך. בנוסף, משתמשים בדבק בטמפרטורה גבוהה כדי לכסות את לשוניות ההלחמה, בעיקר כדי למנוע את הסיכון לקצרים הנגרמים על ידי קוצים ופסולת מתכת. טמפרטורת הסביבה של הסדנה צריכה להיות ≤23℃, נקודת הטל צריכה להיות ≤-30℃, ותכולת הלחות של הקתודה צריכה להיות ≤500-1000ppm.

הכנת לוחית שליליתיש לייבש את הלוח השלילי (105-110 מעלות צלזיוס), לאחר מכן לרתך ולארוז את לוחות הניקל. יש לקחת בחשבון גם את אורך לשונית ההלחמה ואת רוחב העיצוב. טמפרטורת הסביבה של הסדנה צריכה להיות ≤23 מעלות צלזיוס, נקודת הטל צריכה להיות ≤-30 מעלות צלזיוס, ותכולת הלחות של האלקטרודה השלילית צריכה להיות ≤500-1000ppm. תהליך הליפוף הוא ללפף את המפריד, יריעת האלקטרודה החיובית ויריעת האלקטרודה השלילית לליבת ברזל באמצעות מכונת ליפוף. העיקרון הוא לעטוף את האלקטרודה החיובית עם האלקטרודה השלילית, ולאחר מכן להפריד את האלקטרודות החיוביות והשליליות באמצעות מפריד. מכיוון שהאלקטרודה השלילית של המערכת המסורתית היא אלקטרודת הבקרה של עיצוב הסוללה, עיצוב הקיבולת גבוה מזה של האלקטרודה החיובית, כך שבמהלך טעינת העיצוב, ניתן לאחסן את ה-Li+ של האלקטרודה החיובית ב"ריק" של האלקטרודה השלילית. יש להקדיש תשומת לב מיוחדת למתח הליפוף ולסידור חלקי הקוטב בעת הליפוף. מתח ליפוף קטן מדי ישפיע על ההתנגדות הפנימית ועל קצב הכנסת המארז. מתח מוגזם עלול להוביל לסיכון לקצר חשמלי או סדקים. יישור מתייחס למיקום היחסי של האלקטרודה השלילית, האלקטרודה החיובית והמפריד. רוחב האלקטרודה השלילית הוא 59.5 מ"מ, האלקטרודה החיובית היא 58 מ"מ והמפריד הוא 61 מ"מ. שלושתם מיושרים במהלך ההשמעה כדי למנוע סיכון לקצר חשמלי. מתח הליפוף הוא בדרך כלל בין 0.08-0.15 מגה פסקל לקוטב החיובי, 0.08-0.15 מגה פסקל לקוטב השלילי, 0.08-0.15 מגה פסקל לסרעפת העליונה ו-0.08-0.15 מגה פסקל לסרעפת התחתונה. התאמות ספציפיות תלויות בציוד ובתהליך. טמפרטורת הסביבה של סדנה זו היא ≤23℃, נקודת הטל היא ≤-30℃ ותכולת הלחות היא ≤500-1000ppm.

לפני התקנת ליבת הסוללה המאובזרת במארז, נדרשת בדיקת Hi-Pot של 200~500V (כדי לבדוק האם סוללת המתח הגבוה קצרה), וגם נדרשת שאיבה כדי לשלוט עוד יותר באבק לפני ההתקנה במארז. שלוש נקודות הבקרה העיקריות של סוללות ליתיום הן לחות, קוצים ואבק. לאחר השלמת התהליך הקודם, הכנס את האטם התחתון לתחתית ליבת הסוללה, כופף את יריעת האלקטרודה החיובית כך שהמשטח יפנה לחור הסיכה של ליבת הסוללה, ולבסוף הכנס אותה אנכית למעטפת הפלדה או מעטפת האלומיניום. אם ניקח לדוגמה סוג 18650, הקוטר החיצוני ≈ 18 מ"מ + גובה ≈ 71.5 מ"מ. כאשר שטח החתך של הליבה המאובזרת קטן משטח החתך הפנימי של מארז הפלדה, קצב הכנסת מארז הפלדה הוא כ-97% עד 98.5%. מכיוון שיש לקחת בחשבון את ערך הריבאונד של חתיכת הקוטב ואת מידת חדירת הנוזל במהלך ההזרקה המאוחרת יותר. אותו תהליך כמו שכבת הבסיס של המשטח כולל את הרכבת שכבת הבסיס העליונה. טמפרטורת הסביבה של הסדנה צריכה להיות ≤23℃, ונקודת הטל צריכה להיות ≤-40℃.

גִלגוּלמכניס פין הלחמה (בדרך כלל עשוי מנחושת או מסגסוגת) לאמצע ליבת ההלחמה. פיני ריתוך נפוצים הם בגודל Φ2.5*1.6 מ"מ, ועוצמת הריתוך של האלקטרודה השלילית צריכה להיות ≥12N כדי להיות זכאית. אם היא נמוכה מדי, היא תגרום בקלות להלחמה וירטואלית ולהתנגדות פנימית מוגזמת. אם היא גבוהה מדי, קל לרתך את שכבת הניקל מפני השטח של מעטפת הפלדה, וכתוצאה מכך יתפתחו חיבורי הלחמה, מה שמוביל לסכנות נסתרות כמו חלודה ודליפה. ההבנה הפשוטה של ​​חריץ מתגלגל היא לקבע את ליבת הסוללה המפותלת על המארז מבלי לרעוד. בתהליך הייצור של סוללת ליתיום זו, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת להתאמה בין מהירות החול הרוחבי למהירות הלחיצה האורכית כדי למנוע חיתוך המארז במהירות רוחבית גבוהה מדי, ושכבת הניקל של החריץ תיפול אם המהירות האורכית מהירה מדי או שגובה החריץ יושפע והאטימה יושפעה. יש לבדוק האם ערכי התהליך לעומק החריץ, הארכה וגובה החריץ תואמים לתקנים (על ידי חישובים מעשיים ותיאורטיים). גדלי כיריים נפוצים הם 1.0, 1.2 ו-1.5 מ"מ. לאחר השלמת חריץ הגלגול, יש לשאוב שוב את כל המכונה כדי למנוע שאריות מתכת. דרגת הוואקום צריכה להיות ≤-0.065 מגה פסקל, וזמן השאיבה צריך להיות 1~2 שניות. דרישות טמפרטורת הסביבה של סדנה זו הן ≤23℃, ונקודת הטל היא ≤-40℃. אפיית ליבת הסוללה לאחר גלגול וחריצים של יריעות הסוללה הגליליות, תהליך ייצור סוללות הליתיום הבא חשוב מאוד: אפייה. במהלך ייצור תאי הסוללה, מכניסים כמות מסוימת של לחות. אם לא ניתן לשלוט בלחות בטווח הסטנדרטי בזמן, הביצועים והבטיחות של הסוללה ייפגעו קשות. באופן כללי, משתמשים בתנור ואקום אוטומטי לאפייה. סדרו את התאים לאפייה בצורה מסודרת, הכניסו את חומר הייבוש לתנור, קבעו את הפרמטרים והעלו את הטמפרטורה ל-85°C (לדוגמה סוללות ליתיום ברזל פוספט). להלן סטנדרטים של אפייה עבור מספר מפרטים שונים של תאי סוללה:

הזרקת נוזליםתהליך ייצור סוללות ליתיום כרוך בבדיקת לחות של תאי הסוללה האפויים. רק לאחר עמידה בתקני האפייה הקודמים ניתן להמשיך לשלב הבא: הזרקת האלקטרוליט. יש להכניס במהירות את הסוללות האפויות לתא הכפפות בוואקום, לשקול ולרשום את המשקל, להניח על כוס ההזרקה ולהוסיף את המשקל המתוכנן של האלקטרוליט לתוך הכוס (בדרך כלל מתבצעת בדיקת סוללה טבולה בנוזל: להכניס את הסוללה למרכז הכוס). להכניס את ליבת הסוללה לאלקטרוליט, להשרות אותה למשך זמן מה, לבדוק את קיבולת ספיגת הנוזלים המרבית של הסוללה (בדרך כלל למלא את הנוזל בהתאם לנפח הניסויי), להכניס אותה לקופסת ואקום לשאיבת ואקום (דרגת ואקום ≤ -0.09 מגה פסקל), ולהאיץ את חדירת האלקטרוליט לאלקטרודה. לאחר מספר מחזורים, להוציא את חלקי הסוללה ולשקול אותם. לחשב האם נפח ההזרקה עומד בערך המתוכנן. אם הוא נמוך יותר, יש למלא אותו מחדש. אם יש יותר מדי, פשוט לשפוך את העודף עד שתעמוד בדרישות התכנון. סביבת תא הכפפות דורשת טמפרטורה ≤23℃ ונקודת טל ≤-45℃.

הַלחָמָהבמהלך תהליך ייצור סוללת ליתיום זו, יש להניח את מכסה הסוללה בתא הכפפות מראש, ולקבע את מכסה הסוללה על התבנית התחתונה של מכונת הריתוך העל ביד אחת, ולאחוז את ליבת הסוללה ביד השנייה. יש ליישר את הזיק החיובי של תא הסוללה עם זיק ההדק של המכסה. לאחר אישור שזיק ההדק החיובי מיושר עם זיק ההדק של המכסה, יש לדרוך על מכונת הריתוך האולטרסאונד. לאחר מכן, יש לדרוך על מתג הרגל של מכונת הריתוך. לאחר מכן, יש לבדוק את יחידת הסוללה באופן מלא כדי לבדוק את אפקט הריתוך של לשוניות ההלחמה.

שימו לב האם לשוניות ההלחמה מיושרות.

משוך בעדינות את לשונית ההלחמה כדי לראות אם היא רופפת.

יש לרתך מחדש סוללות שמכסה הסוללה שלהן אינו מרותך היטב.