Panduan lengkap untuk proses produksi baterai lithium

Panduan lengkap untuk proses produksi baterai lithium

Baterai ion adalah sistem kompleks yang mencakup elektroda positif, elektroda negatif, pemisah, elektrolit, pengumpul dan pengikat arus, zat konduktif, dll. Reaksi yang terlibat meliputi reaksi elektrokimia elektroda positif dan negatif, ion litium dan konduksi elektron, serta difusi panas. Proses produksi baterai lithium relatif lama, melibatkan lebih dari 50 proses.

Baterai litium dibedakan menjadi baterai silinder, baterai persegi, dan baterai soft pack menurut bentuknya, dengan perbedaan tertentu dalam proses produksinya. Namun secara keseluruhan proses pembuatan baterai lithium dapat dibagi menjadi proses depan (pembuatan elektroda), proses tengah (sintesis sel), dan proses belakang (pembentukan dan pengemasan). Karena persyaratan kinerja keselamatan yang tinggi dari baterai lithium-ion, terdapat persyaratan yang sangat tinggi untuk tingkat akurasi, stabilitas, dan otomatisasi peralatan lithium-ion dalam proses pembuatan baterai.

Peralatan baterai litium merupakan peralatan proses yang menggunakan proses terurut untuk memproduksi bahan baku seperti bahan elektroda positif dan negatif, bahan pemisah, dan elektrolit. Peralatan baterai litium mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap kinerja dan biaya baterai litium dan merupakan salah satu faktor penentunya. Menurut alur proses yang berbeda, peralatan baterai litium dapat dibagi menjadi peralatan front-end, peralatan tahap tengah, dan peralatan back-end. Di lini produksi baterai lithium, nilai peralatan front-end, mid-stage, dan back-end menyumbang sekitar 4:3:3.

Tujuan produksi dari proses sebelumnya adalah menyelesaikan pembuatan pelat elektroda (positif dan negatif). Proses utama pada tahap sebelumnya meliputi pencampuran, pelapisan, penggulungan, pemotongan, pengirisan, dan pemotongan mati. Peralatan yang terlibat terutama meliputi: mixer, mesin pelapis, roller press, mesin slitting, mesin pengiris, mesin die-cutting, dll.

Pencampuran slurry (peralatan yang digunakan: pengaduk vakum) adalah mencampurkan bahan baterai Solid-state positif dan negatif secara merata lalu menambahkan pelarut untuk mengaduknya menjadi bubur. Pencampuran bubur merupakan titik awal dari proses sebelumnya dan landasan untuk menyelesaikan proses pelapisan, penggulungan, dan proses lainnya selanjutnya.

Pelapisan (peralatan yang digunakan: mesin pelapis) adalah melapisi secara merata bubur yang diaduk pada kertas logam dan mengeringkannya untuk membuat pelat positif dan negatif. Sebagai penghubung inti dari proses sebelumnya, kualitas pelaksanaan proses pelapisan sangat mempengaruhi konsistensi, keamanan, dan masa pakai baterai jadi. Oleh karena itu, mesin pelapis merupakan peralatan yang paling berharga pada proses sebelumnya.

Pengepresan rol (peralatan yang digunakan: pengepres rol) bertujuan untuk lebih memadatkan elektroda yang dilapisi, sehingga meningkatkan kepadatan energi baterai. Kerataan elektroda yang digulung secara langsung mempengaruhi efek pemrosesan dari proses pemotongan selanjutnya, dan keseragaman zat aktif dalam elektroda juga secara tidak langsung mempengaruhi kinerja sel baterai.

Pemisahan (peralatan yang digunakan: mesin slitting) adalah proses menggorok potongan tiang yang berbentuk gulungan lebar secara terus menerus menjadi beberapa bagian sempit dengan lebar yang dibutuhkan. Kegagalan patah pelat elektroda selama pemotongan disebabkan oleh aksi geser, dan kehalusan tepi setelah pemotongan (tanpa gerinda atau tekuk) adalah kunci untuk mengevaluasi kinerja mesin penggorok.

Produksi (peralatan yang digunakan: mesin produksi) meliputi pengelasan telinga elektroda dari potongan elektroda, memasang pita pelindung, membungkus telinga elektroda dengan lem, atau menggunakan pemotongan laser untuk membentuk telinga elektroda, yang dapat digunakan untuk proses penggulungan selanjutnya. Die-cutting (peralatan yang digunakan: mesin die-cutting) adalah proses pelubangan dan pembentukan pelat kutub berlapis untuk proses selanjutnya.

Tujuan produksi dari proses pertengahan ini adalah untuk menyelesaikan pembuatan sel baterai. Terdapat perbedaan dalam peta jalan Teknologi dan peralatan lini produksi pada pertengahan proses berbagai jenis baterai litium. Inti dari proses perantara adalah proses perakitan, khususnya perakitan teratur pelat elektroda (positif dan negatif) yang dibuat dari proses sebelumnya dengan diafragma dan elektrolit. Karena perbedaan struktur penyimpanan energi baterai persegi (gulungan), silinder (gulungan), dan fleksibel (berlapis), terdapat perbedaan nyata dalam peta jalan Teknologi dan peralatan lini produksi berbagai jenis baterai litium di tengah proses. Secara khusus, proses utama baterai persegi dan silinder tahap tengah meliputi penggulungan, injeksi cairan, dan pengemasan. Peralatan yang terlibat terutama meliputi: mesin penggulung, mesin injeksi cair, peralatan pengemasan (mesin penyisipan cangkang, mesin penggulung alur, mesin penyegel, mesin las), dll; Proses utama tahap tengah baterai soft pack meliputi laminasi, injeksi cairan, dan pengemasan, dan peralatan yang terlibat terutama mencakup mesin laminasi, mesin injeksi cair, peralatan pengemasan, dll.

Penggulungan (peralatan yang digunakan: mesin penggulung) adalah proses penggulungan pelat elektroda yang dihasilkan oleh proses produksi atau mesin pemotong penggulungan menjadi sel baterai lithium-ion, terutama digunakan untuk produksi baterai lithium-ion persegi dan melingkar. Mesin penggulung dapat dibagi menjadi dua kategori: mesin penggulung persegi dan mesin penggulung silinder, yang masing-masing digunakan untuk produksi baterai litium persegi dan silinder. Dibandingkan dengan belitan silinder, proses belitan persegi memiliki persyaratan pengendalian tegangan yang lebih tinggi, sehingga kesulitan teknis mesin belitan persegi lebih besar.

Laminasi (peralatan yang digunakan: mesin laminating) adalah proses penumpukan pelat elektroda individu yang dihasilkan selama proses die-cutting menjadi sel baterai lithium-ion, terutama digunakan untuk produksi baterai soft pack. Dibandingkan dengan sel persegi dan silinder, sel paket lunak memiliki keunggulan signifikan dalam kepadatan energi, keamanan, dan kinerja pelepasan. Namun, penyelesaian tugas penumpukan tunggal oleh mesin laminating melibatkan beberapa sub proses dalam kolaborasi mekanisme paralel dan kompleks, dan peningkatan efisiensi penumpukan memerlukan penanganan masalah kontrol dinamis yang kompleks; Kecepatan mesin penggulungan berhubungan langsung dengan efisiensi penggulungan, dan cara untuk meningkatkan efisiensi relatif sederhana. Saat ini, terdapat kesenjangan efisiensi produksi dan hasil antara sel laminasi dan sel luka.

Mesin injeksi cair (peralatan yang digunakan: mesin injeksi cair) digunakan untuk menginjeksi elektrolit baterai secara kuantitatif ke dalam sel.

Pengemasan sel (menggunakan peralatan seperti mesin penyisipan cangkang, mesin penggulung alur, mesin penyegel, mesin las) melibatkan penempatan inti kumparan ke dalam cangkang sel.

Tujuan produksi dari tahap selanjutnya dari proses ini adalah untuk menyelesaikan transformasi menjadi pengemasan. Pada tahap tengah, struktur fungsional sel baterai litium telah terbentuk, dan makna tahap terakhir adalah mengaktifkannya, menjalani pengujian, penyortiran, dan perakitan, serta membentuk produk baterai litium yang aman dan stabil. Proses utama dari tahap proses selanjutnya meliputi: pembentukan, pemisahan, pengujian, penyortiran, dll. Peralatan yang terlibat terutama meliputi: motor pengisian dan pengosongan, peralatan pengujian, dll.

Pembentukan (menggunakan motor pengisian dan pengosongan) adalah proses pengaktifan sel baterai melalui pengisian pertama, di mana film pasivasi efektif (film SEI) dihasilkan pada permukaan elektroda negatif untuk mencapai "inisialisasi" baterai litium. Pembagian kapasitas (peralatan bekas: motor pengisian dan pengosongan), juga dikenal sebagai "kapasitas analisis", mengacu pada proses pengisian dan pengosongan sel baterai yang dikonversi sesuai dengan standar desain untuk mengukur kapasitansi sel baterai. Proses pengisian dan pengosongan sel baterai berjalan melalui proses pembentukan dan pemisahan kapasitansi, sehingga motor pengisian dan pengosongan merupakan peralatan inti belakang yang paling umum digunakan. Unit kerja minimum motor pengisian dan pengosongan adalah "saluran". Sebuah "unit" (BOX) terdiri dari beberapa "saluran", dan beberapa "unit" digabungkan untuk membentuk motor pengisian dan pengosongan.

Pengujian (peralatan yang digunakan: peralatan pengujian) harus dilakukan sebelum dan sesudah pengisian, pengosongan, dan istirahat; Penyortiran mengacu pada klasifikasi dan pemilihan baterai yang telah dibentuk dan dibagi menurut standar tertentu berdasarkan hasil pendeteksian. Pentingnya proses pendeteksian dan penyortiran tidak hanya untuk menghilangkan produk yang tidak memenuhi syarat, namun juga karena dalam aplikasi praktis baterai litium-ion, sel sering kali digabungkan secara paralel atau seri. Oleh karena itu, memilih sel dengan kinerja serupa dapat membantu mencapai kinerja baterai secara keseluruhan yang optimal.

Produksi baterai litium tidak lepas dari peralatan produksi baterai litium. Selain bahan yang digunakan pada baterai itu sendiri, proses pembuatan dan peralatan produksi menjadi faktor penting yang menentukan kinerja baterai. Pada awalnya, peralatan baterai litium Tiongkok sebagian besar bergantung pada impor. Setelah beberapa tahun berkembang pesat, perusahaan peralatan baterai lithium Tiongkok secara bertahap melampaui perusahaan peralatan Jepang dan Korea dalam hal teknologi, efisiensi, stabilitas, dan aspek lainnya, serta memiliki keunggulan dalam efektivitas biaya, pemeliharaan purna jual, dan aspek lainnya. Saat ini, sekelompok perusahaan peralatan baterai litium dalam negeri telah terbentuk dan menjadi ciri khas peralatan kelas atas Tiongkok yang memasuki pasar internasional. Dengan aliansi vertikal dan ekspansi luar negeri para pemimpin baterai litium, peralatan baterai litium telah memperoleh manfaat dari ekspansi hilir dan membuka periode baru peluang pertumbuhan pesat.