Ithium-iontové baterie mají širokou škálu uplatnění. Podle klasifikace oblastí použití je lze rozdělit na baterie pro ukládání energie, napájecí baterie a baterie pro spotřební elektroniku.
- Baterie pro skladování energie zahrnuje skladování energie v komunikaci, skladování energie, distribuované energetické systémy atd.;
- Baterie se používají hlavně v oblasti energetiky a slouží trhu, včetně vozidel s novými zdroji energie, elektrických vysokozdvižných vozíků atd.;
- Baterie pro spotřební elektroniku pokrývají spotřebitelskou i průmyslovou oblast, včetně inteligentního měření, inteligentního zabezpečení, inteligentní dopravy, internetu věcí atd.
Lithium-iontová baterie je komplexní systém, který se skládá hlavně z anody, katody, elektrolytu, separátoru, sběrače proudu, pojiva, vodivého činidla atd., zahrnující reakce včetně elektrochemické reakce anody a katody, vedení lithiových iontů a elektronického vedení, jakož i difúze tepla.
Výrobní proces lithiových baterií je relativně dlouhý a zahrnuje více než 50 procesů.
Lithiové baterie lze podle tvaru rozdělit na válcové baterie, baterie s čtvercovým hliníkovým pláštěm, kapsové baterie a baterie s lopatkami. Existují určité rozdíly v jejich výrobním procesu, ale celkově lze proces výroby lithiových baterií rozdělit na vstupní fázi (výroba elektrod), mezifázi (syntéza článků) a výstupní fázi (formování a balení).
V tomto článku bude představen proces výroby lithiových baterií.
Cílem předvýrobního procesu je dokončení výroby elektrody (anody a katody). Jeho hlavní procesy zahrnují: míchání/kalobu, povlakování, kalandrování, řezání a vyřezávání.
Míchání/smíchání
Suspenze/míchání spočívá v rovnoměrném smíchání pevných materiálů anody a katody baterie a následném přidání rozpouštědla za vzniku suspenze. Míchání suspenze je výchozím bodem na začátku linky a je předehrou k dokončení následného potahování, kalandrování a dalších procesů.
Kaše lithiových baterií se dělí na kaši kladných elektrod a kaši záporných elektrod. Do míchačky se v poměru přidávají aktivní látky, vodivý uhlík, zahušťovadlo, pojivo, přísada, rozpouštědlo atd. Mícháním se získá rovnoměrná disperze suspenze pevné látky a kapaliny pro potahování.
Vysoce kvalitní míchání je základem pro vysoce kvalitní dokončení následného procesu, což přímo či nepřímo ovlivní bezpečnost a elektrochemický výkon baterie.
Povlak
Potahování je proces nanášení kladného a záporného aktivního materiálu na hliníkovou a měděnou fólii a jejich kombinování s vodivými činidly a pojivem za vzniku elektrodového plechu. Rozpouštědla se poté odstraní sušením v peci, takže pevná látka se spojí se substrátem a vytvoří cívku kladného a záporného elektrodového plechu.
Katodový a anodový povlak
Katodové materiály: Existují tři typy materiálů: laminovaná struktura, spinelová struktura a olivinová struktura, odpovídající ternárním materiálům (a kobaltnatu lithnému), manganátu lithnému (LiMn2O4) a fosforečnanu lithného a železitého (LiFePO4).
Anodové materiály: V současné době zahrnují anodové materiály používané v komerčních lithium-iontových bateriích převážně uhlíkové a neuhlíkové materiály. Mezi uhlíkové materiály patří grafitová anoda, která je v současnosti nejpoužívanější, a neuspořádaná uhlíková anoda, tvrdý uhlík, měkký uhlík atd.; neuhlíkové materiály zahrnují anodu na bázi křemíku, titaničitanu lithného (LTO) atd.
Jakožto klíčový článek procesu předběžného nanášení má kvalita provedení povlakování zásadní vliv na konzistenci, bezpečnost a životnost hotové baterie.
Kalandrování
Potažená elektroda je dále zhutněna válcem, takže aktivní látka a kolektor jsou v těsném kontaktu, čímž se snižuje vzdálenost pohybu elektronů, snižuje tloušťka elektrody a zvyšuje se zatěžovací kapacita. Zároveň se může snížit vnitřní odpor baterie, zvýšit vodivost a zlepšit využití objemu baterie, a tím se zvýší její kapacita.
Rovinnost elektrody po kalandrování přímo ovlivní účinek následného řezání. Rovnoměrnost aktivní látky elektrody také nepřímo ovlivní výkon článku.
Řezání
Dělení je kontinuální podélné řezání široké elektrodové cívky na úzké plátky požadované šířky. Při dělení elektroda působí smykově a láme se. Rovinnost hrany po dělení (bez otřepů a ohýbání) je klíčem k posouzení výkonu.
Proces výroby elektrody zahrnuje svařování povlaku elektrody, nanesení ochranného lepicího papíru, omotání povlaku elektrody a laserové vyříznutí povlaku elektrody pro následný proces navíjení. Vyřezávání slouží k ražení a tvarování potažené elektrody pro následný proces.
Vzhledem k vysokým požadavkům na bezpečnost lithium-iontových baterií jsou v procesu výroby lithiových baterií velmi žádané přesnost, stabilita a automatizace zařízení.
Jakožto lídr v oblasti zařízení pro měření lithiových elektrod uvedla společnost Dacheng Precision na trh řadu produktů pro měření elektrod v počáteční fázi výroby lithiových baterií, jako například rentgenový/β-ray plošný hustoměr, CDM tloušťkoměr a plošný hustoměr, laserový tloušťkoměr a tak dále.
- Super rentgenový plošný hustoměr
Je přizpůsobitelný pro měření šířky povlaku přes 1600 mm, podporuje ultrarychlé skenování a detekuje detailní prvky, jako jsou ztenčené oblasti, škrábance a keramické hrany. Může pomoci s povlakováním v uzavřené smyčce.
- Plošný hustoměr X/β záření
Používá se v procesu potahování elektrod baterií a procesu keramického potahování separátorů k provádění online testování plošné hustoty měřeného objektu.
- Měřič tloušťky a plošné hustoty CDM
Lze jej použít v procesu povlakování: online detekce detailních vlastností elektrod, jako je například chybějící povlak, nedostatek materiálu, škrábance, kontury tloušťky ztenčených oblastí, detekce tloušťky AT9 atd.;
- Vícerámcový synchronní sledovací měřicí systém
Používá se pro proces povlakování katody a anody lithiových baterií. Využívá více skenovacích snímků k provádění synchronních sledovacích měření na elektrodách. Pětisnímkový synchronní sledovací měřicí systém je schopen kontrolovat mokrý film, čisté množství povlaku a elektrodu.
- Laserový tloušťkoměr
Používá se k detekci elektrody v procesu povlakování nebo kalandrování lithiových baterií.
- Offline tloušťkoměr a rozměrový měřič
Používá se k detekci tloušťky a rozměrů elektrod v procesu povlakování nebo kalandrování lithiových baterií, což zlepšuje účinnost a konzistenci.
Čas zveřejnění: 31. srpna 2023
