Fabricación de baterías de litio: proceso inicial
Introducción: conocimientos básicos de la batería de litio.
1. Estructura básica de la batería de litio.
Materiales principales: electrodo positivo, electrodo negativo, electrolito, diafragma.
Estructura: redonda, cuadrada; Laminado, bobinado
Forma: polímero (envase flexible), ion de litio líquido (carcasa de acero)
2. Cómo funcionan las baterías de litio
Material positivo: LiMn2O4, material negativo: grafito
Durante la carga, el Li+ en el electrodo positivo y el Li+ en el electrolito convergen al electrodo negativo para obtener electrones, que se reducen a Li incrustado en el material de carbono del electrodo negativo. Durante la descarga, el Li incrustado en el material de carbono negativo pierde electrones y entra al electrolito, y el Li+ del electrolito se mueve hacia el electrodo positivo.
3. Principio de composición de la batería de litio.
Estructura de electrodo positivo:
LiMn2O4(manganato de litio)+ agente conductor (negro de acetileno)+ adhesivo (PVDF)+ electrodo positivo del colector de fluido (lámina de aluminio)
Estructura del electrodo negativo:
Grafito + agente conductor (negro de acetileno) + adhesivo (PVDF) + electrodo negativo del colector de fluido (lámina de cobre)
4. Proceso de carga
La fuente de alimentación carga la batería, en este momento el electrón e del electrodo positivo corre hacia el electrodo negativo a través del circuito externo, y el ion de litio positivo Li+"salta"en el electrolito desde el electrodo positivo,"sube"a través del pequeño orificio curvo del diafragma y"nada"al electrodo negativo, y se combinan los electrones que se han desbordado durante mucho tiempo.
La reacción en el electrodo positivo es LiMn2O4 ==Li1-xMn2O4+Xli++Xe(electrón).
La reacción en el electrodo negativo es 6C+XLi+Xe==LixC6
5. Proceso de alta
La batería se descarga, en este momento el electrón e del electrodo negativo corre hacia el electrodo positivo a través del circuito externo, y el ion de litio positivo Li+"salta"en el electrolito desde el electrodo negativo,"sube"a través del pequeño orificio curvo en el diafragma,"nada"al electrodo positivo, y se combina con los electrones que se han desbordado durante mucho tiempo.
La reacción en el electrodo positivo es Li1-xMn2O4+xli++xe(electrón) ==LiMn2O4
La reacción que ocurre en el electrodo negativo es LixC6 == 6C+xLi+xe
6. Flujo del proceso de la batería de iones de litio:
Sección frontal: mezcla, recubrimiento, laminado, troquelado.
Sección media: bobinado, montaje, inyección.
Después del segmento: formación, partición, módulo.
Sección frontal
El objetivo de producción de los procesos anteriores y siguientes es completar la fabricación de piezas polares (positivas y negativas). El proceso principal del primer paso es: mezcla, recubrimiento, laminado, hundimiento, producción, troquelado, el equipo involucrado incluye principalmente: mezclador, máquina de recubrimiento, prensa de rodillo, máquina de hundimiento, máquina de producción, máquina troqueladora, etc.
Mezclado de lodos (equipo utilizado:mezclador de vacío) es mezclar uniformemente los materiales positivos y negativos de las baterías de estado sólido y agregar solvente para mezclarlos en una suspensión. La mezcla de la suspensión es el punto de partida del proceso anterior y es la base para completar los procesos posteriores de recubrimiento y laminado.
1.1 Lotes positivos
El electrodo positivo se compone de sustancia activa, agente conductor y aglutinante.
1.2Ingrediente del electrodo negativo (agitación)
El electrodo negativo está compuesto de material activo, agente conductor, adhesivo y dispersante..
Recubrimiento (equipo utilizado:máquina de recubrimiento) es el proceso de recubrir uniformemente la suspensión agitada sobre una lámina metálica y secarla para producir electrodos positivos y negativos. Como eslabón central del proceso anterior, la calidad de ejecución del proceso de recubrimiento afecta profundamente la consistencia, seguridad y vida útil de la batería terminada. Por lo tanto, la máquina de recubrimiento es el equipo más valioso en el proceso anterior.
Principio de la máquina de recubrimiento por compresión
¿Cómo controlar la uniformidad del recubrimiento de la batería de litio?
Hay muchos factores que afectan la uniformidad del recubrimiento, incluidos los humanos, la máquina, el material, el método y el medio ambiente. Sin embargo, los factores básicos son varias condiciones directamente relacionadas con el proceso de recubrimiento: sustrato de recubrimiento, adhesivo, rodillo de recubrimiento de acero/caucho y máquina compuesta.
1) Sustrato de revestimiento: incluye principalmente material, características de la superficie, espesor y uniformidad.
2) Adhesivo: se refiere principalmente a su viscosidad de trabajo, afinidad y adhesión a la superficie del sustrato.
3) Rodillo de acero de recubrimiento: no solo es el portador directo del adhesivo, sino también el punto de referencia de soporte para el sustrato de recubrimiento y el rodillo de caucho, por lo que es el núcleo de todo el mecanismo de recubrimiento. La uniformidad del recubrimiento se ve afectada por su forma y tolerancias posicionales, rigidez, calidad del equilibrio dinámico y estático, calidad de la superficie, uniformidad de temperatura y condiciones de deformación térmica.
4) Rodillo de recubrimiento: El rodillo de caucho se refiere a una variable importante de la calidad del recubrimiento y su material (como la vida útil de la capa adhesiva), dureza, tolerancia posicional, rigidez, calidad del equilibrio dinámico y estático, calidad de la superficie y deformación térmica. La condición también afecta la uniformidad del recubrimiento.
5) Máquina compuesta: Es la plataforma básica para el recubrimiento, que incluye no solo la precisión y sensibilidad del rodillo de acero de recubrimiento y el mecanismo de presión del rodillo de caucho, sino también el diseño de la velocidad de operación más alta y la estabilidad general de la máquina.
3. corte rodante(producción)
Prensado con rodillos (equipo utilizado:prensa de rodillos) es compactar aún más el electrodo recubierto, aumentando así la densidad de energía de la batería. La planitud del electrodo enrollado afecta directamente el efecto de procesamiento del proceso de corte posterior, y la uniformidad del material activo del electrodo también afecta indirectamente el rendimiento de la celda de la batería.
División (equipo utilizado:máquina cortadora) es el proceso de cortar continuamente una bobina más ancha de piezas polares en varias piezas estrechas del ancho deseado. La falla por fractura del polarizador durante el corte se debe a la acción de corte, y la suavidad del borde después del corte (sin rebabas ni pandeo) es la clave para evaluar el rendimiento de la máquina cortadora.
3.1 Producción de electrodos positivos.
Una vez seco el recubrimiento del electrodo positivo, es necesario alinear los rodillos dentro del tiempo del proceso. El rodillo se utiliza para compactar la placa polar, y actualmente existen dos procesos: prensado en caliente y prensado en frío. La compactación por prensado en caliente tiene una mayor tasa de rebote en comparación con el prensado en frío; Pero el proceso de prensado en frío es relativamente simple y fácil de operar y controlar. El equipo principal del rodillo se ajusta a los siguientes valores del proceso: densidad de compactación, tasa de rebote y alargamiento. Al mismo tiempo, es importante tener en cuenta que la superficie del polarizador debe estar libre de astillas, bloques duros, pérdida de material, bordes ondulados y no deben romperse espacios.
3.2 Producción de electrodos negativos.
La producción del electrodo negativo se opera de manera similar a la del electrodo positivo, pero el diseño del proceso es diferente..
