З хуткім развіццёмлітыевая батарэяУ прамысловасці сцэнарыі прымянення літыевых батарэй працягваюць пашырацца і становяцца незаменнай энергетычнай прыладай у жыцці і працы людзей. Калі гаворка ідзе пра вытворчы працэс вытворцаў літыевых батарэй па індывідуальных заказах, працэс вытворчасці літыевых батарэй у асноўным уключае інгрэдыенты, пакрыццё, ліставую апрацоўку, падрыхтоўку, намотку, апрацоўку шкарлупіны, пракатку, запяканне, упырск вадкасці, зварку і г.д. Ніжэй прадстаўлены ключавыя моманты працэсу вытворчасці літыевых батарэй. Інгрэдыенты станоўчага электрода Станоўчы электрод літыевых батарэй складаецца з актыўных матэрыялаў, праводзячых агентаў, клеяў і г.д. Спачатку сыравіна пацвярджаецца і запякаецца. Як правіла, праводзячы агент павінен быць запяканы пры тэмпературы ≈120℃ на працягу 8 гадзін, а клей PVDF павінен быць запяканы пры тэмпературы ≈80℃ на працягу 8 гадзін. Ці патрабуюць актыўныя матэрыялы (LFP, NCM і г.д.) запякання і сушкі, залежыць ад стану сыравіны. У цяперашні час для звычайнай майстэрні па вытворчасці літыевых батарэй патрабуецца тэмпература ≤40℃ і вільготнасць ≤25% адноснай вільготнасці. Пасля завяршэння сушкі неабходна загадзя падрыхтаваць клей PVDF (растваральнік PVDF, раствор NMP). Якасць клею PVDF мае вырашальнае значэнне для ўнутранага супраціўлення і электрычных характарыстык акумулятара. Фактары, якія ўплываюць на нанясенне клею, ўключаюць тэмпературу і хуткасць мяшання. Чым вышэй тэмпература, тым больш пажаўценне клею паўплывае на адгезію. Калі хуткасць мяшання занадта высокая, клей можна лёгка пашкодзіць. Удзельная хуткасць кручэння залежыць ад памеру дысперсійнага дыска. Як правіла, лінейная хуткасць дысперсійнага дыска складае 10-15 м/с (у залежнасці ад абсталявання). У гэты час у змяшальным баку неабходна ўключыць цыркуляцыю вады, а тэмпература павінна быць ≤30°C.

Дадавайце катодную суспензію партыямі. У гэты час неабходна звярнуць увагу на парадак дадання матэрыялаў. Спачатку дадайце актыўны матэрыял і праводны агент, павольна змяшайце, затым дадайце клей. Час падачы і каэфіцыент падачы таксама павінны строга выконвацца ў адпаведнасці з працэсам вытворчасці літыевых акумулятараў. Па-другое, хуткасць кручэння і хуткасць кручэння абсталявання павінны строга кантралявацца. Як правіла, лінейная хуткасць рассейвання павінна быць вышэй за 17 м/с. Гэта залежыць ад прадукцыйнасці прылады. Розныя вытворцы моцна адрозніваюцца. Таксама кантралюйце вакуум і тэмпературу змешвання. На гэтым этапе неабходна рэгулярна вымяраць памер часціц і глейкасць суспензіі. Памер часціц і глейкасць цесна звязаны з утрыманнем цвёрдых рэчываў, уласцівасцямі матэрыялу, паслядоўнасцю падачы і працэсам вытворчасці літыевых акумулятараў. У гэты час звычайны працэс патрабуе тэмпературы ≤30℃, вільготнасці ≤25% адноснай вільготнасці і ступені вакууму ≤-0,085 МПа. Перанясіце суспензію ў пераліўны бак або малярны цэх. Пасля перамяшчэння суспензіі яе неабходна прасеяць. Мэта складаецца ў тым, каб адфільтраваць буйныя часціцы, асадак і выдаліць ферамагнітныя і іншыя рэчывы. Буйныя часціцы пашкодзяць пакрыццё і могуць выклікаць празмерны самаразрад акумулятара або рызыку кароткага замыкання; занадта вялікая колькасць ферамагнітнага матэрыялу ў суспензіі можа выклікаць празмерны самаразрад акумулятара і іншыя дэфекты. Патрабаванні да працэсу вытворчасці літыевых акумулятараў наступныя: тэмпература ≤ 40°C, вільготнасць ≤ 25% адноснай вільготнасці, памер ячэйкі сіта ≤ 100 меш і памер часціц ≤ 15 мкм.

Адмоўны электродІнгрэдыенты Адмоўны электрод літыевай батарэі складаецца з актыўнага матэрыялу, праводнага агента, злучнага рэчыва і дысперсанта. Спачатку трэба праверыць сыравіну. Традыцыйная анодная сістэма выкарыстоўвае працэс змешвання на воднай аснове (растваральнік - дэіянізаваная вада), таму няма асаблівых патрабаванняў да сушкі сыравіны. Працэс вытворчасці літыевай батарэі патрабуе праводнасці дэіянізаванай вады ≤1 мкс/см. Патрабаванні да цэха: тэмпература ≤40℃, вільготнасць ≤25% адноснай вільготнасці. Падрыхтоўка клею. Пасля вызначэння сыравіны неабходна спачатку падрыхтаваць клей (які складаецца з КМЦ і вады). На гэтым этапе графіт C і праводны агент выліце ў змяшальнік для сухога змешвання. Рэкамендуецца не выкарыстоўваць пыласос або цыркуляцыю вады, бо часціцы экструдуюцца, расціраюцца і награваюцца падчас сухога змешвання. Хуткасць кручэння нізкая, 15~20 абаротаў у хвіліну, цыкл шліфавання і драбнення - 2-3 разы, інтэрвал паміж цыкламі - ≈15 хвілін. Выліце клей у змяшальнік і пачніце ўсмоктваць (≤-0,09 МПа). Сцісніце гуму на нізкай хуткасці 15~20 абаротаў у хвіліну 2 разы, затым адрэгулюйце хуткасць (нізкая хуткасць 35 абаротаў у хвіліну, высокая хуткасць 1200~1500 абаротаў у хвіліну) і памешвайце каля 15 хвілін~60 хвілін у залежнасці ад вільготнага працэсу кожнага вытворцы. Нарэшце, выліце SBR у блендэр. Рэкамендуецца перамешваць на нізкай хуткасці, бо SBR - гэта палімер з доўгім ланцугом. Калі хуткасць кручэння занадта высокая на працягу доўгага часу, малекулярны ланцуг лёгка разарвецца і страціць актыўнасць. Рэкамендуецца перамешваць на нізкай хуткасці 35-40 абаротаў у хвіліну і на высокай хуткасці 1200-1800 абаротаў у хвіліну на працягу 10-20 хвілін. Праверце глейкасць (2000~4000 мПа·с), памер часціц (35 мкм ≤), утрыманне цвёрдых рэчываў (40-70%), ступень вакууму і колькасць ячэек сіта (≤100 меш). Канкрэтныя значэнні працэсу будуць адрознівацца ў залежнасці ад фізічных уласцівасцей матэрыялу і працэсу змешвання. Для працы ў майстэрні патрабуецца тэмпература ≤30℃ і вільготнасць ≤25% адноснай вільготнасці. Пакрыццё катода Працэс вытворчасці літыевых акумулятараў прадугледжвае экструзію або распыленне катоднай суспензіі на паверхню AB алюмініевага токазборніка з адзінкавай павярхоўнай шчыльнасцю ≈20~40 мг/см2 (тып трайной літыевай батарэі). Тэмпература печы звычайна перавышае 4-8 вузлоў, а тэмпература абпалу кожнай секцыі рэгулюецца ў межах ад 95°C да 120°C у залежнасці ад фактычных патрэб, каб пазбегнуць папярочных расколін і сцякання растваральніка падчас абпалу. Каэфіцыент хуткасці роліка пераносу пакрыцця складае 1,1-1,2, а адлегласць паміж пакрыццямі памяншаецца на 20-30 мкм, каб пазбегнуць празмернага ўшчыльнення пазіцыі этыкеткі з-за хваста падчас цыклавання батарэі, што можа прывесці да асадка літыя. Вільготнасць пакрыцця ≤2000-3000 праміле (у залежнасці ад матэрыялу і працэсу). Тэмпература дадатнага электрода ў цэху ≤30℃, а вільготнасць ≤25%. Схематычная дыяграма выглядае наступным чынам: Схематычная дыяграма пакрывальнай стужкі.

Гэтывытворчасць літыевых батарэйпрацэспакрыццё адмоўнага электродаадносіцца да экструзіі або распылення суспензіі адмоўнага электрода на паверхню AB меднага токазборніка. Адзінкавая павярхоўная шчыльнасць ≈ 10~15 мг/см2. Тэмпература печы для нанясення пакрыцця звычайна мае 4-8 секцый (ці больш), а тэмпература абпалу кожнай секцыі складае 80℃~105℃. Яе можна рэгуляваць у залежнасці ад фактычных патрэб, каб пазбегнуць расколін пры абпале і папярочных расколін. Каэфіцыент хуткасці пераноснага роліка складае 1,2-1,3, зазор памяншаецца на 10-15 мкм, канцэнтрацыя фарбы ≤3000 ppm, тэмпература адмоўнага электрода ў майстэрні ≤30℃, а вільготнасць ≤25%. Пасля высыхання пакрыцця станоўчай пласціны барабан неабходна выраўнаваць на працягу тэхналагічнага часу. Ролік выкарыстоўваецца для ўшчыльнення ліста электрода (маса пакрыцця на адзінку аб'ёму). У цяперашні час у працэсе вытворчасці літыевых акумулятараў існуе два метады прэсавання станоўчых электродаў: гарачае прэсаванне і халоднае прэсаванне. У параўнанні з халодным прэсаваннем, гарачае прэсаванне мае больш высокую ўшчыльненасць і меншую хуткасць адскоку. Аднак працэс халоднага прэсавання адносна просты, лёгкі ў эксплуатацыі і кантролі. Асноўнае абсталяванне катка прызначана для дасягнення наступных значэнняў працэсу: шчыльнасці ўшчыльнення, хуткасці адскоку і падаўжэння. У той жа час варта адзначыць, што на паверхні стрыжня не дапускаюцца далікатныя стружкі, цвёрдыя камякі, абваліўшыся матэрыялы, хвалістыя краю і г.д., а ў зазорах не дапускаюцца разломы. У гэты час тэмпература навакольнага асяроддзя ў майстэрні: ≤23℃, вільготнасць: ≤25%. Сапраўдная шчыльнасць сучасных традыцыйных матэрыялаў:

Звычайна выкарыстоўванае ўшчыльненне:

Хуткасць адскоку: агульная хуткасць адскоку 2-3 мкм

Падаўжэнне: ліст станоўчага электрода звычайна ≈1,002

Пасля завяршэння намотвання дадатнага электрода наступным крокам з'яўляецца дзяленне ўсяго кавалка электрода на невялікія палоскі аднолькавай шырыні (якая адпавядае вышыні батарэі). Пры разразанні звяртайце ўвагу на задзірыны полюснага наканечніка. Неабходна старанна праверыць полюсныя наканечнікі на наяўнасць задзірын у напрамках X і Y з дапамогай двухмернага абсталявання. Падоўжная даўжыня задзірын працэсу Y ≤1/2 H таўшчыня дыяфрагмы. Тэмпература навакольнага асяроддзя ў майстэрні павінна быць ≤23℃, а кропка расы ≤-30℃. Працэс вырабу лістоў адмоўных электродаў для літыевых батарэй такі ж, як і для дадатных электродаў, але канструкцыя працэсу адрозніваецца. Тэмпература навакольнага асяроддзя ў майстэрні павінна быць ≤23℃, а вільготнасць ≤25%. Сапраўдная шчыльнасць звычайных матэрыялаў адмоўных электродаў:

Звычайна выкарыстоўванае ўшчыльненне адмоўнага электрода: хуткасць адскоку: агульная даўжыня адскоку 4-8 мкм. Падаўжэнне: станоўчая пласціна звычайна ≈ 1,002. Вытворчы працэс зачысткі станоўчага электрода літыевай батарэі падобны да працэсу зачысткі станоўчага электрода, і ў абодвух выпадках неабходна кантраляваць задзірыны ў напрамках X і Y. Тэмпература навакольнага асяроддзя ў цэху павінна быць ≤23℃, а кропка расы павінна быць ≤-30℃. Пасля таго, як станоўчая пласціна гатовая да зачысткі, яе неабходна высушыць (120°C), а затым зварыць і спакаваць алюмініевы ліст. Падчас гэтага працэсу неабходна ўлічваць даўжыню выступаў і шырыню ліцця. У якасці прыкладу, канструкцыя з адкрытымі выступамі ў асноўным прызначана для ўліку разумнага ўзаемадзеяння катодных выступаў падчас зваркі вечка і канаўкі валка. Калі полюсныя выступы знаходзяцца ў адкрытым стане занадта доўга, падчас працэсу пракаткі можа лёгка адбыцца кароткае замыканне паміж полюснымі выступамі і сталёвай абалонкай. Калі выступ занадта кароткі, вечка нельга прыпаяць. У цяперашні час існуе два тыпы ультрагукавых зварачных галовак: лінейныя і кропкавыя. У бытавых працэсах у асноўным выкарыстоўваюцца лінейныя зварачныя галоўкі з-за меркаванняў перагрузкі па току і трываласці зваркі. Акрамя таго, для пакрыцця прыпоя выкарыстоўваецца высокатэмпературны клей, галоўным чынам для прадухілення рызыкі кароткага замыкання, выкліканага металічнымі задзірынамі і металічнымі аскепкамі. Тэмпература навакольнага асяроддзя ў цэху павінна быць ≤23℃, кропка расы павінна быць ≤-30℃, а ўтрыманне вільгаці ў катодзе павінна быць ≤500-1000 праміле.

Падрыхтоўка адмоўнай пласціныАдмоўную пласціну неабходна высушыць (105-110°C), затым нікелевыя лісты зварваюцца і спакоўваюцца. Таксама неабходна ўлічваць даўжыню і шырыню прыпою. Тэмпература навакольнага асяроддзя ў цэху павінна быць ≤23℃, кропка расы ≤-30℃, а ўтрыманне вільгаці ў адмоўным электродзе ≤500-1000 ppm. Намотка заключаецца ў намотцы сепаратара, ліста дадатнага электрода і ліста адмоўнага электрода ў жалезны стрыжань з дапамогай намотальнай машыны. Прынцып заключаецца ў тым, каб абгарнуць дадатны электрод адмоўным электродам, а затым аддзяліць дадатны і адмоўны электроды з дапамогай сепаратара. Паколькі адмоўны электрод традыцыйнай сістэмы з'яўляецца кіруючым электродам акумулятара, ёмістасць вышэйшая, чым у дадатнага электрода, таму падчас фарміравання зарадкі Li+ дадатнага электрода можа захоўвацца ў «вакансіі» адмоўнага электрода. Асаблівую ўвагу пры намотцы неабходна звярнуць на нацяжэнне абмоткі і размяшчэнне полюснага наканечніка. Занадта малое нацяжэнне абмоткі паўплывае на ўнутраны супраціў і хуткасць усталёўкі корпуса. Празмернае нацяжэнне можа прывесці да рызыкі кароткага замыкання або сколаў. Выраўноўванне азначае адноснае размяшчэнне адмоўнага электрода, дадатнага электрода і сепаратара. Шырыня адмоўнага электрода складае 59,5 мм, дадатнага электрода — 58 мм, а сепаратара — 61 мм. Падчас прайгравання ўсе тры электроды выраўноўваюцца, каб пазбегнуць рызыкі кароткага замыкання. Нацяжэнне абмоткі звычайна складае 0,08-0,15 МПа для дадатнага полюса, 0,08-0,15 МПа для адмоўнага полюса, 0,08-0,15 МПа для верхняй дыяфрагмы і 0,08-0,15 МПа для ніжняй дыяфрагмы. Канкрэтныя карэкціроўкі залежаць ад абсталявання і працэсу. Тэмпература навакольнага асяроддзя ў гэтым цэху складае ≤23 ℃, кропка расы ≤-30 ℃, а ўтрыманне вільгаці ≤500-1000 праміле.

Перад устаноўкай стрыжня акумулятара ў корпус неабходна правесці выпрабаванне Hi-Pot на 200~500 В (каб праверыць, ці няма кароткага замыкання ў высокавольтным акумулятары), а таксама прапыласосіць яго для кантролю пылу перад устаноўкай у корпус. Тры асноўныя кантрольныя кропкі літыевых акумулятараў - гэта вільгаць, задзірыны і пыл. Пасля завяршэння папярэдняга працэсу ўстаўце ніжнюю пракладку ў ніжнюю частку стрыжня акумулятара, сагніце ліст станоўчага электрода так, каб паверхня была звернута да адтуліны абмоткі стрыжня акумулятара, і, нарэшце, устаўце яго вертыкальна ў сталёвы або алюмініевы корпус. У якасці прыкладу возьмем тып 18650, вонкавы дыяметр якога ≈ 18 мм + вышыня ≈ 71,5 мм. Калі плошча папярочнага сячэння наматанага стрыжня меншая за ўнутраную плошчу папярочнага сячэння сталёвага корпуса, хуткасць усталёўкі сталёвага корпуса складае прыблізна ад 97% да 98,5%. Паколькі неабходна ўлічваць значэнне адскоку полюснага наканечніка і ступень пранікнення вадкасці падчас наступнага ўпырску. Той жа працэс, што і для павярхоўнай падкладкі, уключае зборку верхняй падкладкі. Тэмпература навакольнага асяроддзя ў майстэрні павінна быць ≤23℃, а кропка расы — ≤-40℃.

РолінгУ сярэдзіну прыпоя ўстаўляецца прыпой (звычайна з медзі або сплаву). Звычайна выкарыстоўваюцца зварачныя штыфты памерам Φ2,5*1,6 мм, а трываласць зваркі адмоўнага электрода павінна быць ≥12 Н, каб адпавядаць патрабаванням. Калі яна занадта нізкая, лёгка прывядзе да віртуальнага паяння і празмернага ўнутранага супраціўлення. Калі яна занадта высокая, лёгка зварыцца нікелевы пласт на паверхні сталёвай абалонкі, што прывядзе да паяных злучэнняў і схаваных небяспек, такіх як іржа і ўцечка. Простае разуменне канаўкі для намотвання заключаецца ў тым, каб зафіксаваць наматаны стрыжань акумулятара на корпусе без трэсціны. У працэсе вытворчасці гэтай літыевай батарэі асаблівую ўвагу варта звярнуць на адпаведнасць хуткасці папярочнай экструзіі і хуткасці падоўжнага прэсавання, каб пазбегнуць разразання корпуса з занадта высокай папярочнай хуткасцю, і нікелевы пласт надрэзу адваліцца, калі падоўжная хуткасць занадта высокая, інакш паўплывае вышыня надрэзу і герметычнасць. Неабходна праверыць, ці адпавядаюць тэхналагічныя значэнні глыбіні, падаўжэння і вышыні канаўкі стандартам (паводле практычных і тэарэтычных разлікаў). Звычайныя памеры пліт складаюць 1,0, 1,2 і 1,5 мм. Пасля завяршэння накаткі канаўкі, усю машыну неабходна зноў прапыласосіць, каб пазбегнуць траплення металічных рэшткаў. Ступень вакууму павінна быць ≤-0,065 МПа, а час вакуумавання павінен складаць 1~2 секунды. Патрабаванні да тэмпературы навакольнага асяроддзя ў гэтым цэху складаюць ≤23℃, а кропка расы ≤-40℃. Выпяканне стрыжня акумулятара Пасля таго, як цыліндрычныя лісты акумулятара пракаткі і накаткі канаўкі, наступны вельмі важны працэс вытворчасці літыевых акумулятараў: выпяканне. Падчас вытворчасці акумулятарных элементаў уводзіцца пэўная колькасць вільгаці. Калі вільгаць нельга кантраляваць у межах стандартнага дыяпазону часу, гэта сур'ёзна паўплывае на прадукцыйнасць і бяспеку акумулятара. Як правіла, для выпякання выкарыстоўваецца аўтаматычная вакуумная печ. Акуратна размясціце элементы для выпякання, змясціце асушальнік у печ, усталюйце параметры і павысьце тэмпературу да 85°C (на прыкладзе літыева-жалезафасфатных акумулятараў). Ніжэй прыведзены стандарты выпякання для некалькіх розных спецыфікацый акумулятарных элементаў:

Ін'екцыя вадкасціПрацэс вырабу літыевых акумулятараў прадугледжвае праверку вільготнасці абпаленых элементаў акумулятара. Толькі пасля дасягнення папярэдніх стандартаў абпалу можна пераходзіць да наступнага этапу: увядзення электраліта. Хутка змясціце абпаленыя акумулятары ў вакуумную пальчаткавую камеру, узважце і запішыце вагу, надзеньце шклянку для ўвядзення і дадайце разлічную вагу электраліта ў шклянку (звычайна праводзіцца выпрабаванне акумулятара ў вадкасці: акумулятар змяшчаюць у сярэдзіну шклянкі). Змясціце стрыжань акумулятара ў электраліт, замочыце яго на некаторы час, праверце максімальную здольнасць акумулятара паглынаць вадкасць (звычайна запаўняйце вадкасць у адпаведнасці з эксперыментальным аб'ёмам), змясціце яго ў вакуумную камеру для вакуумавання (ступень вакууму ≤ -0,09 МПа) і паскорыце пранікненне электраліта ў электрод. Пасля некалькіх цыклаў выміце часткі акумулятара і ўзважце іх. Разлічыце, ці адпавядае аб'ём увядзення разліковаму значэнню. Калі ён меншы, яго трэба папаўняць. Калі занадта шмат, проста зліце лішак, пакуль не будзеце адпавядаць праектным патрабаванням. Асяроддзе пальчаткавай камеры патрабуе тэмпературы ≤23 ℃ і кропкі расы ≤ -45 ℃.

ЗваркаПадчас вырабу літыевых акумулятараў вечка акумулятара павінна быць загадзя змешчана ў бардачок, замацавана адной рукой на ніжняй форме суперзварачнага апарата, а другой рукой трэба трымаць стрыжань акумулятара. Сумясціце станоўчы вывад акумулятара з вывадам вываду вечка. Пераканаўшыся, што станоўчы вывад сумяшчаецца з вывадам вываду вечка, націсніце на ультрагукавы зварачны апарат. Затым націсніце на педаль зварачнага апарата. Пасля гэтага неабходна старанна праверыць акумулятарны блок, каб праверыць эфектыўнасць зваркі прыпоя.

Звярніце ўвагу, ці сумяшчаюцца кантактныя кантакты прыпою.

Акуратна пацягніце за прыпой, каб праверыць, ці ён не аслаблены.

Акумулятары, вечка якіх не прыварана трывала, патрабуюць пераваркі.