Қарқынды дамуыменлитий батареясыӨнеркәсіпте литий батареяларын қолдану сценарийлері кеңейіп, адамдардың өмірі мен жұмысында таптырмас энергия құрылғысына айналуда. Жеке литий батареяларын өндірушілердің өндіріс процесіне келетін болсақ, литий батареяларын өндіру процесіне негізінен ингредиенттер, жабу, төсеу, дайындау, орау, қабықпен қаптау, илемдеу, пісіру, сұйықтық бүрку, дәнекерлеу және т.б. кіреді. Төменде литий батареяларын өндіру процесінің негізгі тармақтары келтірілген. Оң электрод ингредиенттері Литий батареяларының оң электроды белсенді материалдардан, өткізгіш агенттерден, желімдерден және т.б. тұрады. Біріншіден, шикізат расталып, пісіріледі. Жалпы алғанда, өткізгіш агентті ≈120℃ температурада 8 сағат, ал желімді PVDF-ті ≈80℃ температурада 8 сағат пісіру керек. Белсенді материалдарды (LFP, NCM және т.б.) пісіру және кептіру қажет пе, жоқ па, ол шикізаттың күйіне байланысты. Қазіргі уақытта жалпы литий батареяларын өндіру шеберханасы температураны ≤40℃ және ылғалдылықты ≤25%RH қажет етеді. Кептіру аяқталғаннан кейін PVDF желімін (PVDF еріткіші, NMP ерітіндісі) алдын ала дайындау қажет. PVDF желімінің сапасы батареяның ішкі кедергісі мен электрлік өнімділігі үшін өте маңызды. Желімнің қолданылуына әсер ететін факторларға температура және араластыру жылдамдығы жатады. Температура неғұрлым жоғары болса, желімнің сарғаюы адгезияға әсер етеді. Араластыру жылдамдығы тым жоғары болса, желім оңай зақымдалуы мүмкін. Айналудың нақты жылдамдығы дисперсиялық дискінің өлшеміне байланысты. Жалпы алғанда, дисперсиялық дискінің сызықтық жылдамдығы 10-15 м/с (жабдыққа байланысты). Бұл кезде айналымдағы суды қосу үшін араластыру багы қажет, ал температура ≤30°C болуы керек.

Катодты ерітіндіні партиялармен қосыңыз. Бұл кезде материалдарды қосу тәртібіне назар аудару керек. Алдымен белсенді зат пен өткізгіш агентті қосыңыз, баяу араластырыңыз, содан кейін желімді қосыңыз. Беру уақыты мен беру коэффициенті де литий батареясын өндіру процесіне сәйкес қатаң түрде орындалуы керек. Екіншіден, жабдықтың айналу жылдамдығы мен айналу жылдамдығы қатаң бақылануы керек. Жалпы алғанда, дисперсиялық сызықтық жылдамдық 17 м/с-тан жоғары болуы керек. Бұл құрылғының жұмысына байланысты. Әртүрлі өндірушілер әртүрлі. Сондай-ақ араластырудың вакуумы мен температурасын бақылаңыз. Бұл кезеңде ерітіндінің бөлшектерінің мөлшері мен тұтқырлығын үнемі анықтау қажет. Бөлшектердің мөлшері мен тұтқырлығы қатты заттың құрамымен, материалдың қасиеттерімен, беру реттілігімен және литий батареясын өндіру процесімен тығыз байланысты. Бұл кезде дәстүрлі процесс температура ≤30℃, ылғалдылық ≤25%RH және вакуум дәрежесі ≤-0,085 мПа талап етеді. Шелмені тасымалдау ыдысына немесе бояу цехына ауыстырыңыз. Шелмені ауыстырғаннан кейін оны сүзгіден өткізу керек. Мақсаты - ірі бөлшектерді сүзу, ферромагниттік және басқа заттарды тұндыру және жою. Ірі бөлшектер жабынға әсер етеді және батареяның шамадан тыс өздігінен разрядталуына немесе қысқа тұйықталу қаупін тудыруы мүмкін; суспензиядағы ферромагниттік материалдың тым көп болуы батареяның шамадан тыс өздігінен разрядталуына және басқа да ақауларға әкелуі мүмкін. Бұл литий батареясын өндіру процесінің технологиялық талаптары: температура ≤ 40°C, ылғалдылық ≤ 25% RH, тор торының өлшемі ≤ 100 тор және бөлшектердің өлшемі ≤ 15 мкм.

Теріс электродҚұрамы Литий батареясының теріс электроды белсенді материалдан, өткізгіш агенттен, байланыстырушы заттан және диспергатордан тұрады. Алдымен шикізатты растаңыз. Дәстүрлі анод жүйесі су негізіндегі араластыру процесі болып табылады (еріткіш - деиондалған су), сондықтан шикізатқа арнайы кептіру талаптары жоқ. Литий батареясын өндіру процесі деиондалған судың өткізгіштігін ≤1 мкс/см3 болуын талап етеді. Цех талаптары: температура ≤40℃, ылғалдылық ≤25%RH. Желімді дайындаңыз. Шикізат анықталғаннан кейін, алдымен желімді (CMC және судан тұратын) дайындау керек. Осы кезде құрғақ араластыру үшін графит C және өткізгіш агентті араластырғышқа құйыңыз. Құрғақ араластыру кезінде бөлшектер экструзияланады, үйкеледі және қыздырылады, сондықтан шаңсорғышпен тазалауға немесе айналымдағы суды қосуға болмайды. Айналу жылдамдығы төмен жылдамдықпен 15~20 айн/мин, қыру және ұнтақтау циклі 2-3 рет, ал аралық уақыты ≈15 мин. Желімді араластырғышқа құйып, шаңсорғышпен тазалауды бастаңыз (≤-0,09 мПа). Резеңкені 15~20 айн/мин төмен жылдамдықпен 2 рет сығып, содан кейін жылдамдықты реттеңіз (төмен жылдамдық 35 айн/мин, жоғары жылдамдық 1200~1500 айн/мин) және әр өндірушінің ылғалды процесіне сәйкес шамамен 15 мин~60 мин жұмыс істетіңіз. Соңында, SBR-ді блендерге құйыңыз. SBR ұзын тізбекті полимер болғандықтан, төмен жылдамдықта араластыру ұсынылады. Егер айналу жылдамдығы ұзақ уақыт бойы тым жоғары болса, молекулалық тізбек оңай үзіліп, белсенділігін жоғалтады. 35-40 айн/мин төмен жылдамдықта және 1200-1800 айн/мин жоғары жылдамдықта 10-20 минут араластыру ұсынылады. Тұтқырлықты (2000~4000 мПа.с), бөлшектердің өлшемін (35 мкм≤), қатты заттың мөлшерін (40-70%), вакуум дәрежесін және тор торын (≤100 тор) тексеріңіз. Нақты процесс мәндері материалдың физикалық қасиеттеріне және араластыру процесіне байланысты өзгереді. Шеберхана температура ≤30℃ және ылғалдылық ≤25% RH талап етеді. Катодты жабындымен жабу Литий батареясын өндіру процесі алюминий ток жинағышының AB бетіне катодты суспензияны экструзиялау немесе бүркуді білдіреді, оның бір бетінің тығыздығы ≈20~40 мг/см2 (үштік литий батареясы түрі). Пештің температурасы әдетте 4-тен 8 түйінге дейін болады, ал әрбір секцияның пісіру температурасы нақты қажеттіліктерге сәйкес 95°C және 120°C аралығында реттеледі, бұл пісіру кезінде көлденең жарықтар мен еріткіштің тамшылауын болдырмайды. Тасымалдау жабыны роликтерінің жылдамдық қатынасы 1,1-1,2 құрайды, ал батарея циклі кезінде қалдықтардың пайда болуына байланысты жапсырма орнының шамадан тыс тығыздалуын болдырмау үшін саңылау орны 20-30 мкм-ге жұқарады, бұл литийдің тұнбасына әкелуі мүмкін. Жабынның ылғалдылығы ≤2000-3000ppm (материал мен процеске байланысты). Цехтағы оң электрод температурасы ≤30℃ және ылғалдылық ≤25%. Схемалық диаграмма келесідей: Жабын таспасының схемалық диаграммасы

Theлитий батареяларын өндірупроцесітеріс электрод жабынымыс ток жинағышының AB бетіне теріс электродты суспензияны экструзиялау немесе бүркуді білдіреді. Бір беттік тығыздық ≈ 10~15 мг/см2. Жабын пешінің температурасы әдетте 4-8 секциядан (немесе одан да көп) тұрады, ал әр секцияның пісіру температурасы 80℃~105℃. Пісіру жарықтары мен көлденең жарықтардың алдын алу үшін оны нақты қажеттіліктерге сәйкес реттеуге болады. Ауыстыру роликтерінің жылдамдық коэффициенті 1,2-1,3, саңылау 10-15 мкм жұқарады, бояу концентрациясы ≤3000ppm, шеберханадағы теріс электрод температурасы ≤30℃ және ылғалдылық ≤25%. Оң пластинаның оң жабыны кепкеннен кейін барабанды процесс уақытында туралау қажет. Ролик электрод парағын тығыздау үшін қолданылады (бірлік көлемге шаққандағы таңғыштың массасы). Қазіргі уақытта литий батареясын өндіру процесінде екі оң электродты престеу әдісі бар: ыстық престеу және суық престеу. Суық престеумен салыстырғанда ыстық престеудің тығыздығы жоғары және кері қайту жылдамдығы төмен. Дегенмен, суықтай престеу процесі салыстырмалы түрде қарапайым және басқаруға және басқаруға оңай. Роликтің негізгі жабдықтары келесі технологиялық мәндерге, тығыздау тығыздығына, қайта оралу жылдамдығына және созылуына қол жеткізу болып табылады. Сонымен қатар, шыбық бөлігінің бетінде сынғыш жаңқалардың, қатты кесектердің, түсіп қалған материалдардың, толқынды жиектердің және т.б. болуына жол берілмейтінін, ал саңылауларда үзілістерге жол берілмейтінін ескеру қажет. Қазіргі уақытта шеберхана ортасының температурасы: ≤23℃, ылғалдылық: ≤25%. Қазіргі уақытта дәстүрлі материалдардың нақты тығыздығы:

Жиі қолданылатын тығыздау:

Қайта оралу жылдамдығы: жалпы қайта оралу 2-3 мкм

Ұзару: Оң электрод парағы әдетте ≈1,002 құрайды

Оң электродты орау аяқталғаннан кейін, келесі қадам - ​​бүкіл электрод бөлігін бірдей ендегі (батареяның биіктігіне сәйкес) кішкентай жолақтарға бөлу. Кесу кезінде полюс бөлігінің қылшықтарына назар аударыңыз. Екі өлшемді жабдықтың көмегімен полюс бөліктерін X және Y бағыттарындағы қылшықтарға жан-жақты тексеру қажет. Бойлық қылшық ұзындығын өңдеу Y≤1/2 H диафрагма қалыңдығы. Цехтың қоршаған орта температурасы ≤23℃, ал шық нүктесі ≤-30℃ болуы керек. Литий батареясының теріс электрод парақтары үшін теріс электрод парақтарын өндіру процесі оң электродтардыкімен бірдей, бірақ процесс дизайны әртүрлі. Цехтың қоршаған орта температурасы ≤23℃, ал ылғалдылығы ≤25% болуы керек. Жалпы теріс электрод материалдарының нақты тығыздығы:

Жиі қолданылатын теріс электродты тығыздау: Қайта оралу жылдамдығы: Жалпы қайта оралу 4-8 мкм Ұзару: Оң пластина, әдетте ≈ 1.002 Литий батареясының оң электродын алу процесі оң электродты алу процесіне ұқсас және екеуі де X және Y бағыттарында қылшықтарды бақылауы керек. Цехтың қоршаған орта температурасы ≤23℃, ал шық нүктесі ≤-30℃ болуы керек. Оң пластина алуға дайын болғаннан кейін, оң пластинаны кептіру (120°C) қажет, содан кейін алюминий парақ дәнекерленіп, оралады. Бұл процесс кезінде қойынды ұзындығы мен қалыптау енін ескеру қажет. **650 дизайнын (мысалы, 18650 батареясы) мысал ретінде алсақ, ашық қойындылары бар дизайн негізінен қақпақ пен орама ойығын дәнекерлеу кезінде катод қойындыларының үйлесімділігін ескеруге арналған. Егер полюс қойындылары тым ұзақ уақыт ашық қалса, илемдеу процесінде полюс қойындылары мен болат қабық арасында қысқа тұйықталу пайда болуы мүмкін. Егер құлақша тым қысқа болса, қақпақты дәнекерлеу мүмкін емес. Қазіргі уақытта ультрадыбыстық дәнекерлеу бастарының екі түрі бар: сызықтық және нүктелік пішінді. Тұрмыстық процестерде көбінесе шамадан тыс ток күші мен дәнекерлеу беріктігі ескерілгендіктен сызықтық дәнекерлеу бастары қолданылады. Сонымен қатар, дәнекерлеу қойындыларын жабу үшін жоғары температуралы желім қолданылады, бұл негізінен металл қылшықтары мен металл қалдықтарынан туындайтын қысқа тұйықталу қаупін болдырмау үшін қажет. Цехтың қоршаған орта температурасы ≤23℃, шық нүктесі ≤-30℃, ал катодтың ылғалдылығы ≤500-1000ppm болуы керек.

Теріс пластинаны дайындауТеріс пластинаны кептіру керек (105-110°C), содан кейін никель парақтары дәнекерленіп, қапталады. Дәнекерлеу қойындысының ұзындығы мен пішіндеу енін де ескеру қажет. Шеберхананың қоршаған орта температурасы ≤23℃, шық нүктесі ≤-30℃, ал теріс электродтың ылғалдылығы ≤500-1000ppm болуы керек. Орау - сепараторды, оң электрод парағын және теріс электрод парағын орау машинасы арқылы темір өзекке орау. Принцип - оң электродты теріс электродпен орау, содан кейін оң және теріс электродтарды сепаратор арқылы бөлу. Дәстүрлі жүйенің теріс электроды батарея дизайнының басқару электроды болғандықтан, сыйымдылық дизайны оң электродқа қарағанда жоғары, сондықтан қалыптастыру зарядтау кезінде оң электродтың Li+ теріс электродтың «бос орнында» сақталуы мүмкін. Орау кезінде ораманың кернеуіне және полюс бөлігінің орналасуына ерекше назар аудару қажет. Ораманың кернеуі тым аз болса, ішкі кедергі мен корпустың енгізу жылдамдығына әсер етеді. Шамадан тыс кернеу қысқа тұйықталу немесе сыну қаупіне әкелуі мүмкін. Туралау теріс электродтың, оң электродтың және сепаратордың салыстырмалы орналасуын білдіреді. Теріс электродтың ені 59,5 мм, оң электрод 58 мм және сепаратор 61 мм. Қысқа тұйықталу қаупін болдырмау үшін үшеуі ойнату кезінде тураланады. Орамның кернеуі әдетте оң полюс үшін 0,08-0,15 Мпа, теріс полюс үшін 0,08-0,15 Мпа, жоғарғы диафрагма үшін 0,08-0,15 Мпа және төменгі диафрагма үшін 0,08-0,15 Мпа аралығында болады. Нақты реттеулер жабдық пен процеске байланысты. Бұл шеберхананың қоршаған орта температурасы ≤23℃, шық нүктесі ≤-30℃, ал ылғалдылық мөлшері ≤500-1000ppm.

Корпусқа салынған батарея өзегін орнатпас бұрын, 200~500 В кернеудегі Hi-Pot сынағы қажет (жоғары вольтты батареяның қысқа тұйықталғанын тексеру үшін), сондай-ақ корпусқа орнатпас бұрын шаңды бақылау үшін шаңсорғышпен тазалау қажет. Литий батареяларының үш негізгі бақылау нүктесі - ылғал, қылшықтар және шаң. Алдыңғы процесс аяқталғаннан кейін, төменгі тығыздағышты батарея өзегінің түбіне салыңыз, оң электрод парағын беті батарея өзегінің орамасының түйреуіш тесігіне қарайтындай етіп бүгіңіз және соңында оны болат қабыққа немесе алюминий қабыққа тігінен салыңыз. Мысал ретінде 18650 түрін алайық, сыртқы диаметрі ≈ 18 мм + биіктігі ≈ 71,5 мм. Орама өзегінің көлденең қимасының ауданы болат корпустың ішкі көлденең қимасының ауданынан аз болған кезде, болат корпусты енгізу жылдамдығы шамамен 97%-дан 98,5%-ға дейін болады. Себебі полюс бөлігінің кері қайту мәні және кейінгі айдау кезінде сұйықтықтың ену дәрежесі ескерілуі керек. Беткі қабатты төсеумен бірдей процесс үстіңгі қабатты құрастыруды қамтиды. Цехтың қоршаған орта температурасы ≤23℃, ал шық нүктесі ≤-40℃ болуы керек.

Домалаудәнекер өзегінің ортасына дәнекер түйреуішін (әдетте мыс немесе қорытпадан жасалған) енгізеді. Жиі қолданылатын дәнекерлеу түйреуіштері Φ2.5*1.6 мм, ал теріс электродтың дәнекерлеу беріктігі біліктілік алу үшін ≥12N болуы керек. Егер ол тым төмен болса, виртуалды дәнекерлеуге және шамадан тыс ішкі кедергіге әкелуі мүмкін. Егер ол тым жоғары болса, болат қабықтың бетіндегі никель қабатын дәнекерлеу оңай, бұл дәнекерлеу қосылыстарына әкеледі, бұл тот және ағып кету сияқты жасырын қауіптерге әкеледі. Домалау ойығының қарапайым түсінігі - оралған батарея өзегін корпусқа шайқалмай бекіту. Бұл литий батареясын өндіру процесінде корпусты тым жоғары көлденең жылдамдықта кесіп алмау үшін көлденең экструзия жылдамдығы мен бойлық басу жылдамдығының сәйкестігіне ерекше назар аудару керек, ал бойлық жылдамдық тым жоғары болса немесе ойықтың биіктігіне әсер етсе және тығыздауға әсер етсе, ойықтың никель қабаты түсіп кетеді. Ойық тереңдігі, созылуы және ойық биіктігі үшін технологиялық мәндердің стандарттарға сәйкес келетінін тексеру қажет (практикалық және теориялық есептеулер арқылы). Плитаның жалпы өлшемдері 1,0, 1,2 және 1,5 мм. Домалау ойығы аяқталғаннан кейін, металл қалдықтарын болдырмау үшін бүкіл машинаны қайтадан шаңсорғышпен тазалау керек. Вакуум дәрежесі ≤-0,065 Мпа, ал шаңсорғышпен тазалау уақыты 1~2 с болуы керек. Бұл шеберхананың қоршаған орта температурасына қойылатын талаптар ≤23℃, ал шық нүктесі ≤-40℃. Батарея өзегін пісіру Цилиндрлік батарея парақтары домаланып, ойықталғаннан кейін, келесі литий батареясын өндіру процесі өте маңызды: пісіру. Батарея ұяшықтарын өндіру кезінде белгілі бір мөлшерде ылғал енгізіледі. Егер ылғалды уақыт бойынша стандартты диапазонда басқару мүмкін болмаса, батареяның өнімділігі мен қауіпсіздігіне айтарлықтай әсер етеді. Әдетте, пісіру үшін автоматты вакуумдық пеш қолданылады. Ұяшықтарды ұқыпты пісіруге орналастырыңыз, кептіргішті пешке салыңыз, параметрлерді орнатыңыз және температураны 85°C дейін көтеріңіз (мысал ретінде литий темір фосфат батареяларын алыңыз). Төменде батарея ұяшықтарының бірнеше түрлі сипаттамаларына арналған пісіру стандарттары келтірілген:

Сұйықтық инъекциясыЛитий батареяларын өндіру процесі пісірілген батарея ұяшықтарының ылғалдылығын тексеруді қамтиды. Алдыңғы пісіру стандарттарына жеткеннен кейін ғана келесі қадамға өтуге болады: электролитті енгізу. Пісірілген батареяларды вакуумдық қолғап қорабына тез салыңыз, салмағын өлшеп, жазып алыңыз, инъекциялық тостағанды ​​кигізіңіз және электролиттің жобаланған салмағын тостағанға қосыңыз (әдетте сұйықтыққа батырылған батарея сынағы жүргізіледі: батареяны тостағанның ортасына салыңыз). Батарея өзегін электролитке салыңыз, оны біраз уақытқа жібітіңіз, батареяның максималды сұйықтық сіңіру қабілетін тексеріңіз (әдетте сұйықтықты тәжірибелік көлемге сәйкес толтырыңыз), оны вакуумдық қорапқа салып, вакууммен тазалаңыз (вакуумдық дәреже ≤ -0,09 МПа) және электролиттің электродқа енуін жеделдетіңіз. Бірнеше циклден кейін батарея бөліктерін алып тастап, өлшеңіз. Инъекция көлемі жобалық мәнге сәйкес келетінін есептеңіз. Егер ол аз болса, оны толтыру қажет. Егер тым көп болса, жобалық талаптарға сай келгенше артық мөлшерін төгіп тастаңыз. Қолғап қорабының ортасы ≤23℃ температураны және шық нүктесін ≤-45℃ талап етеді.

ДәнекерлеуЛитий батареясын өндіру процесінде батарея қақпағын алдын ала қолғап қорабына салу керек, ал батарея қақпағын бір қолмен супер дәнекерлеу машинасының төменгі қалыпына бекіту керек, ал батарея өзегін екінші қолмен ұстау керек. Батарея ұяшығының оң құлағын қақпақтың терминал құлағына туралаңыз. Оң терминал құлағы қақпақ терминалының құлағына тураланғанын тексергеннен кейін, ультрадыбыстық дәнекерлеу машинасына басыңыз. Содан кейін дәнекерлеу машинасының аяқ қосқышына басыңыз. Осыдан кейін, дәнекерлеу қойындыларының дәнекерлеу әсерін тексеру үшін батарея блогын толығымен тексеру керек.

Дәнекерлеу қойындыларының тураланғанын бақылаңыз.

Дәнекерлеу қойындысының бос екенін тексеру үшін оны ақырын тартыңыз.

Батарея қақпағы мықтап дәнекерленбеген батареяларды қайта дәнекерлеу қажет.