Как производить аккумуляторные элементы в мягкой упаковке?

Клетка – это наименьшая единицааккумуляторная система. Несколько ячеек образуют модуль, а несколько модулей образуют аккумуляторную батарею, составляющую базовую структуру автомобильных аккумуляторов.

Процесс производства клеток включает в себя:

(1) Приготовление суспензии активного материала — процесс смешивания

Смешивание включает смешивание активных материалов (фосфата лития и железа для катода, графита для анода) в суспензию с помощью вакуумного смесителя. Это первый шаг в производстве аккумуляторов. Контроль качества этого процесса напрямую влияет на качество аккумуляторов и выход готовой продукции. Это сложный рабочий процесс со строгими требованиями к соотношениям сырья, этапам смешивания, продолжительности перемешивания и т. д.

(2) Нанесение перемешанной суспензии на медную фольгу. Процесс нанесения покрытия.

Этот процесс включает равномерное покрытие предварительно перемешанной суспензии обеими сторонами медной фольги.

Важнейшей задачей покрытия является достижение постоянной толщины и веса.

Покрытие имеет первостепенное значение для обеспечения одинаковой толщины и веса электродов, поскольку отклонения ухудшают стабильность батареи. Он также должен предотвращать попадание частиц, мусора или пыли в электроды. Такое загрязнение может привести к ускоренному разряду аккумулятора и даже создать угрозу безопасности.

(3) Холодное прессование и предварительная резка: консолидация анодного материала на медной фольге.

В прокатном цехе валки сжимают электродные листы, покрытые анодными и катодными материалами. Этот процесс уплотняет покрытие, увеличивая плотность энергии и обеспечивая однородность толщины, одновременно контролируя пыль и влажность.

Холодное прессование уплотняет материалы положительных и отрицательных электродов на алюминиевой фольге, что имеет решающее значение для повышения плотности энергии.

Затем листы электродов холодного прессования разрезаются до необходимых размеров батареи со строгим контролем за образованием заусенцев (видимых только под микроскопом). Это предотвращает прокол сепаратора заусенцами, что может создать серьезную угрозу безопасности.

(4) Создание положительных и отрицательных вкладок батареи — высечка и продольная резка выступов.

В процессе высечки вкладок используется высекальная машина для формирования проводящих вкладок для ячейки. Поскольку батареи имеют положительные и отрицательные полюса, эти выводы служат металлическими проводниками, соединяющими электроды элемента. Проще говоря, это «уши» клемм аккумулятора, выполняющие функцию контактных точек при зарядке и разрядке.

В последующем процессе резки используются режущие лезвия для разделения листов электродов батареи.

(5) Завершение прототипа ячейки — процесс ламинирования

Листы щелевых электродов укладываются в последовательности: отрицательный электрод, сепаратор, положительный электрод, сепаратор, отрицательный электрод, сепаратор, положительный электрод... положительный электрод, сепаратор, отрицательный электрод. Этот процесс называется штабелированием, а собранные листы электродов называются ячейкой.

(6) Сварка выступов

Это второй процесс изготовления клеток. С помощью специализированного сварочного оборудования к уложенной ячейке привариваются выступы.

(7) Инкапсуляция

Это третий шаг в подготовке клеток. Ячейка обернута алюминиево-пластиковой пленкой.

(8) Удаление влаги и впрыск электролита — пропекание и заполнение электролитом

Влага — заклятый враг аккумуляторных систем. Процесс запекания обеспечивает соответствие уровня внутренней влажности стандартам, гарантируя оптимальную производительность на протяжении всего жизненного цикла батареи.

Заполнение электролитом — четвертый этап подготовки ячейки. Электролит впрыскивается в инкапсулированный элемент через зарезервированное заправочное отверстие, образуя полуфабрикат элемента. Электролит действует как кровь, текущая через тело клетки, где обмен энергией происходит посредством переноса заряженных ионов. Эти ионы переносятся из электролита к противоположному электроду, завершая процесс зарядки и разрядки. Решающее значение имеет объем впрыскиваемого электролита. Чрезмерное заполнение может привести к перегреву батареи или немедленному выходу из строя, а недостаточное заполнение снижает срок службы батареи.

(9) Процесс активации клеток — формирование

Формирование – это процесс активации клеток после заполнения электролитом. В результате повторной зарядки и разрядки внутри происходят химические реакции с образованием пленки SEI (пленка SEI: пассивирующий слой, образующийся во время первого цикла работы литиевой батареи, когда электролит реагирует с материалом анода на границе твердого тела и жидкости, что похоже на нанесение защитного покрытия на элемент). Это обеспечивает безопасность, надежность и длительный срок службы элемента во время последующих циклов зарядки и разрядки. Активация производительности элемента также включает в себя серию «проверок работоспособности», включая рентгеновский контроль, контроль изоляции, проверку сварных швов и тестирование мощности.

Процесс формирования дополнительно включает в себя:

- Второе заполнение электролитом после активации ячейки

- Взвешивание

- Сварка заправочных отверстий

- Тестирование на утечку

- Тестирование саморазряда

- Высокотемпературное старение

- Статическое старение

Эти шаги обеспечивают производительность продукта.

(10) Сортировка по мощности

Из-за производственных различий аккумуляторные элементы не могут иметь одинаковую емкость. Сортировка по емкости включает в себя группировку ячеек по емкости посредством специального тестирования заряда-разряда.

(11) Проверка и упаковка для хранения