Productie van lithiumbatterijen - front-endproces
Inleiding: Basiskennis van lithiumbatterijen
1. Basisstructuur van lithiumbatterij
Belangrijkste materialen: positieve elektrode, negatieve elektrode, elektrolyt, diafragma
Structuur: rond, vierkant; Gelamineerd, opwindbaar
Vorm: polymeer (flexibele verpakking), vloeibaar lithiumion (stalen omhulsel)
2. Hoe lithiumbatterijen werken
Positief materiaal: LiMn2O4, negatief materiaal: grafiet
Tijdens het opladen convergeren de Li+ in de positieve elektrode en de Li+ in de elektrolyt naar de negatieve elektrode om elektronen te verkrijgen, die worden gereduceerd tot Li ingebed in het koolstofmateriaal van de negatieve elektrode. Tijdens de ontlading verliest de Li ingebed in het negatieve koolstofmateriaal elektronen en komt de elektrolyt binnen, en de Li+ in de elektrolyt beweegt naar de positieve elektrode.
3. Samenstellingsprincipe van lithiumbatterijen
Positieve elektrodestructuur:
LiMn2O4(lithiummanganaat)+ geleidend middel (acetyleenzwart)+ lijm (PVDF)+ vloeistofcollector (aluminiumfolie) positieve elektrode
Negatieve elektrodestructuur:
Grafiet + geleidend middel (acetyleenzwart)+ lijm (PVDF)+ vloeistofcollector (koperfolie) negatieve elektrode
4. Oplaadproces
De voeding laadt de batterij op, op dit moment loopt het elektron e op de positieve elektrode via het externe circuit naar de negatieve elektrode, en het positieve lithiumion Li+"springt"in de elektrolyt van de positieve elektrode,"klimt"door het gebogen kleine gaatje op het diafragma, en"zwemt"naar de negatieve elektrode, en de elektronen die al lang zijn overgelopen worden gecombineerd.
De reactie op de positieve elektrode is LiMn2O4 ==Li1-xMn2O4+Xli++Xe(elektron).
De reactie op de negatieve elektrode is 6C+XLi+Xe==LixC6
5. Ontladingsproces
De batterij ontlaadt, op dit moment loopt het elektron e op de negatieve elektrode via het externe circuit naar de positieve elektrode, en het positieve lithiumion Li+"springt"in de elektrolyt van de negatieve elektrode,"klimt"door het gebogen kleine gaatje op het diafragma,"zwemt"naar de positieve elektrode, en combineert met de elektronen die al lang zijn overgelopen.
De reactie op de positieve elektrode is Li1-xMn2O4+xli++xe(elektron) ==LiMn2O4
De reactie die optreedt op de negatieve elektrode is LixC6 == 6C+xLi+xe
6. Processtroom van lithium-ionbatterijen:
Voorste gedeelte: mengen, coaten, walsen, stansen
Middengedeelte: wikkelen, monteren, injectie
Na segment: formatie, scheidingswand, module
Voorste gedeelte
Het productiedoel van de voorgaande en volgende processen is het voltooien van de productie van (positieve en negatieve) poolstukken. Het belangrijkste proces van de eerste stap is: mengen, coaten, walsen, zinken, productie, stansen. De betrokken apparatuur omvat voornamelijk: mixer, coatingmachine, rolpers, zinkmachine, productiemachine, stansmachine, enz.
Mengmest mengen (gebruikte apparatuur:vacuüm mixer) is om positieve en negatieve batterijmaterialen in vaste toestand gelijkmatig te mengen en oplosmiddel toe te voegen om in de slurry te roeren. Het mengen van mest is het startpunt van het voorgaande proces en de basis voor het voltooien van de daaropvolgende coating- en walsprocessen.
1.1 Positieve batching
De positieve elektrode bestaat uit actieve stof, geleidend middel en bindmiddel.
1.2Negatief elektrode-ingrediënt (roeren)
De negatieve elektrode bestaat uit actief materiaal, geleidend middel, lijm en dispergeermiddel.
2.Coating
Coating (gebruikte apparatuur:coatingmachine) is het proces waarbij de geroerde slurry gelijkmatig op metaalfolie wordt aangebracht en wordt gedroogd om positieve en negatieve elektroden te produceren. Als kernschakel van het voorgaande proces heeft de uitvoeringskwaliteit van het coatingproces een grote invloed op de consistentie, veiligheid en levensduur van de voltooide batterij. Daarom is de coatingmachine de meest waardevolle uitrusting in het voorgaande proces.
Principe van de knijpcoatingmachine
Hoe de uniformiteit van de coating van lithiumbatterijen controleren?
Er zijn veel factoren die de uniformiteit van coating beïnvloeden, waaronder mens, machine, materiaal, methode en omgeving. De basisfactoren zijn echter verschillende omstandigheden die rechtstreeks verband houden met het coatingproces: coatingsubstraat, lijm, coatingstaal/rubberen rol en composietmachine.
1) Coatingsubstraat: voornamelijk inclusief materiaal, oppervlaktekenmerken, dikte en uniformiteit.
2) Kleefstof: verwijst voornamelijk naar de werkviscositeit, affiniteit en hechting aan het oppervlak van het substraat.
3) Coating stalen rol: het is niet alleen de directe drager van lijm, maar ook de ondersteunende maatstaf voor het coaten van substraat en rubberen roller, dus het is de kern van het hele coatingmechanisme. De uniformiteit van de coating wordt beïnvloed door de vorm- en positionele toleranties, stijfheid, dynamische en statische balanskwaliteit, oppervlaktekwaliteit, temperatuuruniformiteit en thermische vervormingsomstandigheden.
4) Coatingrol: De rubberen rol verwijst naar een belangrijke variabele van de coatingkwaliteit en het materiaal ervan (zoals de levensduur van de lijmlaag), hardheid, positionele tolerantie, stijfheid, dynamische en statische balanskwaliteit, oppervlaktekwaliteit en thermische vervorming conditie heeft ook invloed op de uniformiteit van de coating.
5) Samengestelde machine: het is het basisplatform voor coating, dat niet alleen de precisie en gevoeligheid van de stalen coatingrol en het aandrukmechanisme van de rubberen rol omvat, maar ook het ontwerp van de hoogste werksnelheid en de algehele stabiliteit van de machine.
3. Rollend snijden(productie)
Rollenpersen (gebruikte apparatuur:rolpers) is om de gecoate elektrode verder te compacteren, waardoor de energiedichtheid van de batterij toeneemt. De vlakheid van de gerolde elektrode beïnvloedt direct het verwerkingseffect van het daaropvolgende snijproces, en de uniformiteit van het actieve materiaal van de elektrode beïnvloedt ook indirect de prestaties van de batterijcel.
Splitsen (gebruikte apparatuur:snijmachine) is het proces waarbij een bredere spoel van polaire stukken continu in verschillende smalle stukken van de gewenste breedte wordt gesneden. Het falen van de polarisator tijdens het snijden is te wijten aan afschuifwerking, en de gladheid van de rand na het snijden (zonder bramen of knikken) is de sleutel tot het evalueren van de prestaties van de snijmachine.
3.1 Positieve elektrodeproductie
Nadat de positieve elektrodecoating is gedroogd, moeten de rollen binnen de procestijd worden uitgelijnd. De rol wordt gebruikt om de polaire plaat te verdichten en er zijn momenteel twee processen: warmpersen en koudpersen. Verdichting bij warmpersen heeft een hogere rebound-snelheid vergeleken met koudpersen; Maar het koude persproces is relatief eenvoudig en gemakkelijk te bedienen en te controleren. De hoofduitrusting van de wals is aangepast aan de volgende proceswaarden: verdichtingsdichtheid, terugslagsnelheid en rek. Tegelijkertijd is het belangrijk op te merken dat het oppervlak van de polarisator vrij moet zijn van spanen, harde blokken, materiaalverlies, golvende randen en dat gaten niet mogen worden gebroken.
3.2 Negatieve elektrodeproductie
De productie van de negatieve elektrode wordt op dezelfde manier uitgevoerd als de positieve elektrode, maar het procesontwerp is anders.
