Con el rápido desarrollo de labatería de litioEn la industria, los escenarios de aplicación de las baterías de litio continúan expandiéndose y se convierten en un dispositivo de energía indispensable en la vida y el trabajo de las personas. En cuanto al proceso de producción de los fabricantes de baterías de litio personalizadas, el proceso de producción de baterías de litio incluye principalmente ingredientes, recubrimiento, laminado, preparación, bobinado, descascarillado, laminado, horneado, inyección de líquido, soldadura, etc. A continuación se presentan los puntos clave del proceso de producción de baterías de litio. Ingredientes del electrodo positivo El electrodo positivo de las baterías de litio está compuesto de materiales activos, agentes conductores, adhesivos, etc. Primero, las materias primas se confirman y hornean. En términos generales, el agente conductor necesita hornearse a ≈120℃ durante 8 horas, y el adhesivo PVDF necesita hornearse a ≈80℃ durante 8 horas. Si los materiales activos (LFP, NCM, etc.) requieren horneado y secado depende del estado de las materias primas. Actualmente, el taller general de baterías de litio requiere una temperatura ≤40℃ y una humedad ≤25% HR. Una vez finalizado el secado, es necesario preparar con antelación el adhesivo PVDF (disolvente PVDF, solución NMP). La calidad del adhesivo PVDF es fundamental para la resistencia interna y el rendimiento eléctrico de la batería. Entre los factores que influyen en la aplicación del adhesivo se encuentran la temperatura y la velocidad de agitación. A mayor temperatura, el amarilleamiento del adhesivo afectará a la adherencia. Si la velocidad de mezcla es demasiado rápida, el adhesivo puede dañarse fácilmente. La velocidad de rotación específica depende del tamaño del disco de dispersión. En general, la velocidad lineal del disco de dispersión es de 10 a 15 m/s (dependiendo del equipo). En este momento, es necesario activar la circulación de agua en el tanque de mezcla y mantener la temperatura a ≤30 °C.

Agregue la suspensión del cátodo en lotes. En este momento, debe prestar atención al orden de adición de los materiales. Primero agregue el material activo y el agente conductor, revuelva lentamente, luego agregue el pegamento. El tiempo de alimentación y la proporción de alimentación también deben implementarse estrictamente de acuerdo con el proceso de producción de baterías de litio. En segundo lugar, la velocidad de rotación y la velocidad de rotación del equipo deben controlarse estrictamente. En términos generales, la velocidad lineal de dispersión debe ser superior a 17 m/s. Esto depende del rendimiento del dispositivo. Diferentes fabricantes varían mucho. También controle el vacío y la temperatura de la mezcla. En esta etapa, el tamaño de partícula y la viscosidad de la suspensión deben detectarse regularmente. El tamaño de partícula y la viscosidad están estrechamente relacionados con el contenido de sólidos, las propiedades del material, la secuencia de alimentación y el proceso de fabricación de baterías de litio. En este momento, el proceso convencional requiere una temperatura ≤30℃, una humedad ≤25% HR y un grado de vacío ≤-0.085 mpa. Transfiera la suspensión a un tanque de transferencia o taller de pintura. Después de transferir la suspensión, debe tamizarse. El objetivo es filtrar las partículas grandes, precipitar y eliminar las sustancias ferromagnéticas y otras. Las partículas grandes pueden afectar el recubrimiento y provocar una autodescarga excesiva de la batería o riesgo de cortocircuito; un exceso de material ferromagnético en la suspensión puede causar una autodescarga excesiva de la batería y otros defectos. Los requisitos del proceso de producción de baterías de litio son: temperatura ≤ 40 °C, humedad ≤ 25 % HR, tamaño de malla ≤ 100 y tamaño de partícula ≤ 15 µm.

Electrodo negativoIngredientes El electrodo negativo de la batería de litio está compuesto de material activo, agente conductor, aglutinante y dispersante. Primero, confirme las materias primas. El sistema de ánodo tradicional es un proceso de mezcla a base de agua (el disolvente es agua desionizada), por lo que no hay requisitos especiales de secado para las materias primas. El proceso de producción de baterías de litio requiere que la conductividad del agua desionizada sea ≤1us/cm. Requisitos del taller: temperatura ≤40℃, humedad ≤25%HR. Prepare el adhesivo. Después de que se determinen las materias primas, primero se debe preparar el adhesivo (compuesto de CMC y agua). En este punto, vierta el grafito C y el agente conductor en un mezclador para la mezcla en seco. Se recomienda no hacer vacío ni encender el agua circulante, porque las partículas se extruyen, frotan y calientan durante la mezcla en seco. La velocidad de rotación es baja velocidad 15~20 rpm, el ciclo de raspado y molienda es 2-3 veces, y el tiempo de intervalo es ≈15 min. Vierta el pegamento en la mezcladora y comience a hacer vacío (≤-0.09mpa). Apriete el caucho a una velocidad baja de 15~20 rpm durante 2 veces, luego ajuste la velocidad (velocidad baja 35 rpm, velocidad alta 1200~1500 rpm) y haga funcionar durante aproximadamente 15 min~60 min según el proceso húmedo de cada fabricante. Finalmente, vierta el SBR en la licuadora. Se recomienda agitar a baja velocidad ya que el SBR es un polímero de cadena larga. Si la velocidad de rotación es demasiado rápida durante mucho tiempo, la cadena molecular se romperá fácilmente y perderá actividad. Se recomienda agitar a una velocidad baja de 35-40 rpm y a una velocidad alta de 1200-1800 rpm durante 10-20 minutos. Pruebe la viscosidad (2000~4000 mPa.s), el tamaño de partícula (35 µm≤), el contenido de sólidos (40-70%), el grado de vacío y la malla de tamiz (≤100 mesh). Los valores específicos del proceso variarán dependiendo de las propiedades físicas del material y el proceso de mezcla. El taller requiere una temperatura ≤30℃ y una humedad ≤25% HR. Recubrimiento del cátodo El proceso de fabricación de la batería de litio se refiere a la extrusión o pulverización de la suspensión del cátodo sobre la superficie AB del colector de corriente de aluminio, con una densidad superficial única de ≈20~40 mg/cm2 (tipo de batería de litio ternaria). La temperatura del horno es generalmente superior a 4 a 8 nudos, y la temperatura de horneado de cada sección se ajusta entre 95°C y 120°C según las necesidades reales para evitar grietas transversales y goteo de solvente durante el agrietamiento del horneado. La relación de velocidad del rodillo de recubrimiento de transferencia es 1.1-1.2, y la posición del espacio se adelgaza en 20-30 µm para evitar la compactación excesiva de la posición de la etiqueta debido a la cola durante el ciclo de la batería, lo que puede provocar precipitación de litio. Humedad del recubrimiento ≤2000-3000 ppm (dependiendo del material y el proceso). La temperatura del electrodo positivo en el taller es ≤30℃ y la humedad es ≤25%. El diagrama esquemático es el siguiente: Diagrama esquemático de la cinta de recubrimiento

Elfabricación de baterías de litioproceso derecubrimiento del electrodo negativoSe refiere a la extrusión o pulverización de la suspensión del electrodo negativo sobre la superficie AB del colector de corriente de cobre. Densidad de superficie única ≈ 10~15 mg/cm2. La temperatura del horno de recubrimiento generalmente tiene 4-8 secciones (o más), y la temperatura de horneado de cada sección es de 80℃~105℃. Se puede ajustar según las necesidades reales para evitar grietas de horneado y grietas transversales. La relación de velocidad del rodillo de transferencia es 1.2-1.3, el espacio es delgado 10-15um, la concentración de pintura es ≤3000ppm, la temperatura del electrodo negativo en el taller es ≤30℃, y la humedad es ≤25%. Después de que el recubrimiento positivo de la placa positiva se seca, el tambor debe alinearse dentro del tiempo del proceso. El rodillo se utiliza para compactar la lámina del electrodo (masa del recubrimiento por unidad de volumen). Actualmente, hay dos métodos de prensado del electrodo positivo en el proceso de fabricación de baterías de litio: prensado en caliente y prensado en frío. En comparación con el prensado en frío, el prensado en caliente tiene mayor compactación y menor tasa de rebote. Sin embargo, el proceso de prensado en frío es relativamente simple y fácil de operar y controlar. El equipo principal del rodillo es lograr los siguientes valores de proceso: densidad de compactación, tasa de rebote y elongación. Al mismo tiempo, debe tenerse en cuenta que no se permiten virutas quebradizas, grumos duros, materiales caídos, bordes ondulados, etc., en la superficie de la pieza de varilla, y no se permiten roturas en los huecos. En este momento, la temperatura ambiente del taller es ≤23℃, la humedad ≤25%. La densidad real de los materiales convencionales actuales es:

Compactación de uso común:

Tasa de rebote: rebote general 2-3 μm

Alargamiento: La lámina del electrodo positivo es generalmente ≈1,002

Una vez completado el rollo del electrodo positivo, el siguiente paso es dividir la pieza completa del electrodo en pequeñas tiras del mismo ancho (correspondiente a la altura de la batería). Al cortar, preste atención a las rebabas de la pieza polar. Es necesario inspeccionar exhaustivamente las piezas polares en busca de rebabas en las direcciones X e Y con la ayuda de un equipo bidimensional. Longitud de la rebaba longitudinal del proceso Y ≤ 1/2 H espesor del diafragma. La temperatura ambiente del taller debe ser ≤ 23 ℃ y el punto de rocío debe ser ≤ -30 ℃. El proceso de fabricación de las láminas de electrodo negativo para las láminas de electrodo negativo de la batería de litio es el mismo que el de los electrodos positivos, pero el diseño del proceso es diferente. La temperatura ambiente del taller debe ser ≤ 23 ℃ y la humedad debe ser ≤ 25 %. Densidad real de los materiales comunes del electrodo negativo:

Compactación del electrodo negativo comúnmente utilizado: Tasa de rebote: Rebote general 4-8 µm Elongación: Placa positiva generalmente ≈ 1,002 El proceso de producción de pelado del electrodo positivo de la batería de litio es similar al proceso de pelado del electrodo positivo, y ambos necesitan controlar las rebabas en las direcciones X e Y. La temperatura ambiente del taller debe ser ≤23 ℃, y el punto de rocío debe ser ≤-30 ℃. Después de que la placa positiva está lista para ser pelada, la placa positiva debe secarse (120 °C), y luego la lámina de aluminio se suelda y empaqueta. Durante este proceso, se debe considerar la longitud de la pestaña y el ancho de moldeo. Tomando el diseño **650 (como la batería 18650) como ejemplo, el diseño con pestañas expuestas es principalmente para considerar la cooperación razonable de las pestañas del cátodo durante la soldadura de la tapa y la ranura de rodillo. Si las pestañas del polo están expuestas por demasiado tiempo, puede ocurrir fácilmente un cortocircuito entre las pestañas del polo y la carcasa de acero durante el proceso de laminado. Si la lengüeta es demasiado corta, la tapa no se puede soldar. Actualmente, existen dos tipos de cabezales de soldadura ultrasónica: lineales y de punta. Los procesos nacionales suelen utilizar cabezales de soldadura lineales debido a consideraciones sobre la sobrecorriente y la resistencia de la soldadura. Además, se utiliza pegamento de alta temperatura para cubrir las lengüetas de soldadura, principalmente para evitar el riesgo de cortocircuitos causados ​​por rebabas y residuos metálicos. La temperatura ambiente del taller debe ser ≤23℃, el punto de rocío ≤-30℃ y el contenido de humedad del cátodo ≤500-1000 ppm.

Preparación de placas negativasLa placa negativa debe secarse (105-110 °C), luego las láminas de níquel se sueldan y empaquetan. También se debe considerar la longitud de la pestaña de soldadura y el ancho de formación. La temperatura ambiente del taller debe ser ≤23 °C, el punto de rocío debe ser ≤-30 °C, y el contenido de humedad del electrodo negativo debe ser ≤500-1000 ppm. El bobinado consiste en enrollar el separador, la lámina del electrodo positivo y la lámina del electrodo negativo en un núcleo de hierro mediante una máquina bobinadora. El principio es envolver el electrodo positivo con el electrodo negativo, y luego separar los electrodos positivo y negativo mediante un separador. Dado que el electrodo negativo del sistema tradicional es el electrodo de control del diseño de la batería, el diseño de capacidad es mayor que el del electrodo positivo, de modo que durante la carga de formación, el Li+ del electrodo positivo puede almacenarse en el “vacante” del electrodo negativo. Se debe prestar especial atención a la tensión de bobinado y la disposición de la pieza polar durante el bobinado. Una tensión de bobinado demasiado baja afectará la resistencia interna y la tasa de inserción de la carcasa. Una tensión excesiva puede provocar un cortocircuito o rotura. La alineación se refiere a la posición relativa del electrodo negativo, el electrodo positivo y el separador. El ancho del electrodo negativo es de 59,5 mm, el del electrodo positivo es de 58 mm y el del separador es de 61 mm. Los tres se alinean durante la reproducción para evitar el riesgo de cortocircuitos. La tensión de bobinado suele estar entre 0,08 y 0,15 MPa para el polo positivo, entre 0,08 y 0,15 MPa para el polo negativo, entre 0,08 y 0,15 MPa para el diafragma superior y entre 0,08 y 0,15 MPa para el diafragma inferior. Los ajustes específicos dependen del equipo y del proceso. La temperatura ambiente de este taller es ≤23℃, el punto de rocío es ≤-30℃ y el contenido de humedad es ≤500-1000 ppm.

Antes de instalar el núcleo de la batería encapsulada en la carcasa, se requiere una prueba Hi-Pot de 200~500V (para comprobar si la batería de alto voltaje está en cortocircuito), y también se requiere aspiración para controlar aún más el polvo antes de instalarla en la carcasa. Los tres puntos de control principales de las baterías de litio son la humedad, las rebabas y el polvo. Después de completar el proceso anterior, inserte la junta inferior en la parte inferior del núcleo de la batería, doble la lámina del electrodo positivo de modo que la superficie mire hacia el orificio del pasador de bobinado del núcleo de la batería, y finalmente insértela verticalmente en la carcasa de acero o aluminio. Tomando como ejemplo el tipo 18650, el diámetro exterior ≈ 18 mm + altura ≈ 71,5 mm. Cuando el área de la sección transversal del núcleo bobinado es menor que el área de la sección transversal interna de la carcasa de acero, la tasa de inserción de la carcasa de acero es aproximadamente del 97% al 98,5%. Porque el valor de rebote de la pieza polar y el grado de penetración del líquido durante la inyección posterior deben tenerse en cuenta. El proceso es el mismo que para la capa base superficial, que incluye el montaje de la capa base superior. La temperatura ambiente del taller debe ser ≤23℃ y el punto de rocío ≤-40℃.

LaminaciónSe inserta un pasador de soldadura (generalmente de cobre o aleación) en el centro del núcleo de soldadura. Los pasadores de soldadura comúnmente utilizados son de Φ2,5*1,6 mm, y la resistencia de soldadura del electrodo negativo debe ser ≥12 N para ser apta. Si es demasiado baja, puede causar fácilmente soldaduras virtuales y una resistencia interna excesiva. Si es demasiado alta, puede soldarse fácilmente la capa de níquel en la superficie de la carcasa de acero, lo que resulta en juntas de soldadura, lo que conlleva peligros ocultos como óxido y fugas. La idea simple de la ranura de rodadura es fijar el núcleo de la batería enrollado en la carcasa sin vibraciones. En el proceso de fabricación de esta batería de litio, se debe prestar especial atención a la coincidencia de la velocidad de extrusión transversal y la velocidad de prensado longitudinal para evitar cortar la carcasa a una velocidad transversal demasiado alta, y la capa de níquel de la muesca se desprenderá si la velocidad longitudinal es demasiado rápida o se verá afectada la altura de la muesca y el sellado. Es necesario verificar si los valores del proceso para profundidad de ranura, extensión y altura de ranura cumplen con los estándares (mediante cálculos prácticos y teóricos). Los tamaños comunes de fresa son 1.0, 1.2 y 1.5 mm. Después de que se completa la ranura de laminación, toda la máquina debe ser aspirada nuevamente para evitar residuos de metal. El grado de vacío debe ser ≤-0.065Mpa, y el tiempo de aspiración debe ser 1~2 s. Los requisitos de temperatura ambiente de este taller son ≤23℃, y el punto de rocío es ≤-40℃. Horneado del núcleo de la batería Después de que las láminas cilíndricas de la batería se laminan y ranuran, el siguiente proceso de producción de baterías de litio es muy importante: el horneado. Durante la producción de celdas de batería, se introduce una cierta cantidad de humedad. Si la humedad no se puede controlar dentro del rango estándar a tiempo, el rendimiento y la seguridad de la batería se verán seriamente afectados. Generalmente, se utiliza un horno de vacío automático para el horneado. Coloque las celdas que se van a hornear ordenadamente, introduzca el desecante en el horno, ajuste los parámetros y eleve la temperatura a 85 °C (tomando como ejemplo las baterías de fosfato de hierro y litio). A continuación se muestran los estándares de horneado para diferentes especificaciones de celdas de batería:

Inyección líquidaEl proceso de fabricación de baterías de litio incluye una prueba de humedad de las celdas horneadas. Solo después de alcanzar los estándares de horneado previos se puede proceder al siguiente paso: la inyección del electrolito. Coloque rápidamente las baterías horneadas en la caja de guantes al vacío, péselas y registre el peso, colóquelas en el recipiente de inyección y agregue el peso de electrolito diseñado en el recipiente (generalmente se realiza una prueba de batería sumergida en líquido: coloque la batería en el centro del recipiente). Coloque el núcleo de la batería en el electrolito, sumérjalo durante un período de tiempo, pruebe la capacidad máxima de absorción de líquido de la batería (generalmente llene el líquido según el volumen experimental), colóquelo en una caja de vacío para realizar vacío (grado de vacío ≤ -0.09Mpa) y acelere la penetración del electrolito en el electrodo. Después de varios ciclos, retire las piezas de la batería y péselas. Calcule si el volumen de inyección cumple con el valor de diseño. Si es menor, debe reponerlo. Si es mayor, simplemente vierta el exceso hasta cumplir con los requisitos de diseño. El entorno de la caja de guantes requiere una temperatura ≤23℃ y un punto de rocío ≤-45℃.

SoldaduraDurante este proceso de fabricación de baterías de litio, la tapa debe colocarse previamente en la caja de guantes y fijarse en el molde inferior de la máquina de soldadura ultrasónica con una mano, mientras que el núcleo de la batería se sujeta con la otra. Alinee el terminal positivo de la celda con el terminal de la tapa. Una vez confirmado que el terminal positivo está alineado con el terminal de la tapa, suba a la máquina de soldadura ultrasónica. A continuación, accione el pedal de la máquina. Posteriormente, se debe inspeccionar completamente la unidad de batería para comprobar la calidad de la soldadura de las pestañas.

Comprueba si las pestañas de soldadura están alineadas.

Tire suavemente de la pestaña de soldadura para comprobar si está suelta.

Las baterías cuya tapa no esté bien soldada necesitan ser soldadas de nuevo.