با توسعه سریعِباتری لیتیومیدر صنعت، سناریوهای کاربردی باتری‌های لیتیومی همچنان در حال گسترش هستند و به یک وسیله انرژی ضروری در زندگی و کار مردم تبدیل می‌شوند. وقتی صحبت از فرآیند تولید تولیدکنندگان باتری لیتیومی سفارشی می‌شود، فرآیند تولید باتری لیتیومی عمدتاً شامل مواد تشکیل‌دهنده، پوشش، ورق‌سازی، آماده‌سازی، سیم‌پیچ، گلوله‌گذاری، نورد، پخت، تزریق مایع، جوشکاری و غیره می‌شود. در ادامه نکات کلیدی فرآیند تولید باتری لیتیومی معرفی می‌شود. مواد تشکیل‌دهنده الکترود مثبت الکترود مثبت باتری‌های لیتیومی از مواد فعال، عوامل رسانا، چسب‌ها و غیره تشکیل شده است. ابتدا مواد اولیه تأیید و پخته می‌شوند. به طور کلی، عامل رسانا باید به مدت 8 ساعت در دمای ≈120 درجه سانتیگراد پخته شود و PVDF چسب‌دار باید به مدت 8 ساعت در دمای ≈80 درجه سانتیگراد پخته شود. اینکه آیا مواد فعال (LFP، NCM و غیره) نیاز به پخت و خشک شدن دارند یا خیر، به وضعیت مواد اولیه بستگی دارد. در حال حاضر، کارگاه عمومی باتری لیتیومی به دمای ≤40 درجه سانتیگراد و رطوبت ≤25٪ RH نیاز دارد. پس از خشک شدن کامل، چسب PVDF (حلال PVDF، محلول NMP) باید از قبل آماده شود. کیفیت چسب PVDF برای مقاومت داخلی و عملکرد الکتریکی باتری بسیار مهم است. عواملی که بر کاربرد چسب تأثیر می‌گذارند شامل دما و سرعت هم زدن هستند. هرچه دما بالاتر باشد، زرد شدن چسب بر چسبندگی تأثیر می‌گذارد. اگر سرعت اختلاط خیلی سریع باشد، چسب به راحتی آسیب می‌بیند. سرعت چرخش خاص به اندازه دیسک پراکندگی بستگی دارد. به طور کلی، سرعت خطی دیسک پراکندگی 10-15 متر بر ثانیه (بسته به تجهیزات) است. در این زمان، مخزن اختلاط برای روشن کردن آب در گردش لازم است و دما باید ≤30 درجه سانتیگراد باشد.

دوغاب کاتد را به صورت دسته‌ای اضافه کنید. در این زمان، باید به ترتیب افزودن مواد توجه کنید. ابتدا ماده فعال و عامل رسانا را اضافه کنید، به آرامی هم بزنید، سپس چسب را اضافه کنید. زمان تغذیه و نسبت تغذیه نیز باید طبق فرآیند تولید باتری لیتیومی به طور دقیق اجرا شود. ثانیاً، سرعت چرخش و سرعت چرخش تجهیزات باید به شدت کنترل شود. به طور کلی، سرعت خطی پراکندگی باید بالای 17 متر بر ثانیه باشد. این به عملکرد دستگاه بستگی دارد. تولیدکنندگان مختلف بسیار متفاوت هستند. همچنین خلاء و دمای اختلاط را کنترل کنید. در این مرحله، اندازه ذرات و ویسکوزیته دوغاب باید به طور منظم تشخیص داده شود. اندازه ذرات و ویسکوزیته ارتباط نزدیکی با محتوای جامد، خواص مواد، توالی تغذیه و فرآیند تولید باتری لیتیومی دارند. در حال حاضر، فرآیند مرسوم به دمای ≤30℃، رطوبت ≤25%RH و درجه خلاء ≤-0.085mpa نیاز دارد. دوغاب را به مخزن انتقال یا کارگاه رنگ منتقل کنید. پس از انتقال دوغاب، باید غربال شود. هدف، فیلتر کردن ذرات بزرگ، رسوب دادن و حذف مواد فرومغناطیسی و سایر مواد است. ذرات بزرگ بر روی پوشش تأثیر می‌گذارند و ممکن است باعث تخلیه بیش از حد خود به خودی باتری یا خطر اتصال کوتاه شوند. مواد فرومغناطیسی زیاد در دوغاب ممکن است باعث تخلیه بیش از حد خود به خودی باتری و سایر نقص‌ها شود. الزامات فرآیند تولید این باتری لیتیومی عبارتند از: دما ≤ 40 درجه سانتیگراد، رطوبت ≤ 25٪ RH، اندازه مش توری ≤ 100 مش و اندازه ذرات ≤ 15 میکرومتر.

الکترود منفیمواد تشکیل دهنده الکترود منفی باتری لیتیومی از ماده فعال، عامل رسانا، چسب و پخش کننده تشکیل شده است. ابتدا مواد اولیه را تأیید کنید. سیستم آند سنتی یک فرآیند اختلاط مبتنی بر آب است (حلال آب دیونیزه است)، بنابراین هیچ الزام خشک کردن خاصی برای مواد اولیه وجود ندارد. فرآیند تولید باتری لیتیومی مستلزم آن است که رسانایی آب دیونیزه ≤1us/cm باشد. الزامات کارگاه: دما ≤40℃، رطوبت ≤25%RH. چسب را آماده کنید. پس از تعیین مواد اولیه، ابتدا باید چسب (متشکل از CMC و آب) آماده شود. در این مرحله، گرافیت C و عامل رسانا را برای مخلوط کردن خشک در میکسر بریزید. توصیه می‌شود از جاروبرقی یا روشن کردن آب در گردش خودداری کنید، زیرا ذرات در حین مخلوط کردن خشک اکسترود، ساییده و گرم می‌شوند. سرعت چرخش کم 15 تا 20 دور در دقیقه، چرخه خراشیدن و آسیاب کردن 2-3 بار و زمان فاصله زمانی ≈15 دقیقه است. چسب را داخل میکسر بریزید و شروع به مکش (≤-0.09mpa) کنید. لاستیک را با سرعت کم 15 تا 20 دور در دقیقه به مدت 2 بار فشار دهید، سپس سرعت را تنظیم کنید (سرعت کم 35 دور در دقیقه، سرعت بالا 1200 تا 1500 دور در دقیقه) و طبق فرآیند مرطوب هر سازنده، حدود 15 تا 60 دقیقه کار کنید. در نهایت، SBR را داخل میکسر بریزید. هم زدن با سرعت کم توصیه می‌شود زیرا SBR یک پلیمر با زنجیره طولانی است. اگر سرعت چرخش برای مدت طولانی خیلی زیاد باشد، زنجیره مولکولی به راحتی می‌شکند و فعالیت خود را از دست می‌دهد. توصیه می‌شود به مدت 10 تا 20 دقیقه با سرعت کم 35 تا 40 دور در دقیقه و سرعت بالای 1200 تا 1800 دور در دقیقه هم بزنید. ویسکوزیته (2000 تا 4000 میلی پاسکال ثانیه)، اندازه ذرات (35 میکرومتر≤)، محتوای جامد (40 تا 70 درصد)، درجه مکش و مش توری (≤100 مش) را آزمایش کنید. مقادیر خاص فرآیند بسته به خواص فیزیکی ماده و فرآیند اختلاط متفاوت خواهد بود. کارگاه به دمای ≤30℃ و رطوبت ≤25%RH نیاز دارد. پوشش کاتد فرآیند تولید باتری لیتیومی به اکسترود کردن یا پاشش دوغاب کاتد روی سطح AB جمع کننده جریان آلومینیومی با چگالی سطح واحد ≈20 تا 40 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع (نوع باتری لیتیومی سه‌تایی) اشاره دارد. دمای کوره عموماً بالای 4 تا 8 گره است و دمای پخت هر بخش با توجه به نیازهای واقعی بین 95 تا 120 درجه سانتیگراد تنظیم می‌شود تا از ترک‌های عرضی و چکه کردن حلال در حین ترک خوردن پخت جلوگیری شود. نسبت سرعت غلتک پوشش انتقالی 1.1-1.2 است و موقعیت شکاف 20 تا 30 میکرومتر نازک می‌شود تا از فشردگی بیش از حد موقعیت برچسب به دلیل ایجاد دم در طول چرخه باتری که ممکن است منجر به رسوب لیتیوم شود، جلوگیری شود. رطوبت پوشش ≤2000 تا 3000 ppm (بسته به ماده و فرآیند). دمای الکترود مثبت در کارگاه ≤30℃ و رطوبت ≤25% است. نمودار شماتیک به شرح زیر است: نمودار شماتیک نوار پوششی

تولید باتری لیتیومیفرآیندپوشش الکترود منفیبه اکسترود کردن یا اسپری کردن دوغاب الکترود منفی روی سطح AB جمع کننده جریان مسی اشاره دارد. چگالی سطح واحد ≈ 10 ~ 15 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع. دمای کوره پوشش‌دهی عموماً 4-8 بخش (یا بیشتر) دارد و دمای پخت هر بخش 80℃ ~ 105℃ است. می‌توان آن را با توجه به نیازهای واقعی تنظیم کرد تا از ترک‌های پخت و ترک‌های عرضی جلوگیری شود. نسبت سرعت غلتک انتقال 1.2-1.3 است، شکاف 10-15 میکرومتر نازک می‌شود، غلظت رنگ ≤3000ppm است، دمای الکترود منفی در کارگاه ≤30℃ و رطوبت ≤25٪ است. پس از خشک شدن پوشش مثبت صفحه مثبت، درام باید در زمان فرآیند تراز شود. از غلتک برای فشرده‌سازی ورق الکترود (جرم پانسمان در واحد حجم) استفاده می‌شود. در حال حاضر، دو روش پرس الکترود مثبت در فرآیند تولید باتری لیتیوم وجود دارد: پرس گرم و پرس سرد. در مقایسه با پرس سرد، پرس گرم تراکم بالاتر و نرخ بازگشت کمتری دارد. با این حال، فرآیند پرس سرد نسبتاً ساده و از نظر کار و کنترل آسان است. تجهیزات اصلی غلتک برای دستیابی به مقادیر فرآیند زیر، چگالی تراکم، نرخ بازگشت و ازدیاد طول است. در عین حال، باید توجه داشت که تراشه‌های شکننده، کلوخه‌های سخت، مواد افتاده، لبه‌های موج‌دار و غیره روی سطح قطعه میله مجاز نیستند و شکستگی در شکاف‌ها مجاز نیست. در حال حاضر، دمای محیط کارگاه: ≤23℃، رطوبت: ≤25%. چگالی واقعی مواد مرسوم فعلی:

فشرده سازی رایج مورد استفاده:

نرخ بازگشت: بازگشت کلی ۲-۳ میکرومتر

کشیدگی: ورق الکترود مثبت عموماً ≈1.002 است

پس از تکمیل رول الکترود مثبت، مرحله بعدی تقسیم کل قطعه الکترود به نوارهای کوچک با عرض یکسان (مطابق با ارتفاع باتری) است. هنگام برش، به برآمدگی‌های قطعه قطب توجه کنید. لازم است قطعات قطب را با کمک تجهیزات دو بعدی از نظر برآمدگی در جهت X و Y به طور جامع بررسی کنید. فرآیند طول برآمدگی طولی Y≤1/2 H ضخامت دیافراگم. دمای محیط کارگاه باید ≤23℃ و نقطه شبنم باید ≤-30℃ باشد. فرآیند تولید ورق‌های الکترود منفی برای ورق‌های الکترود منفی باتری لیتیومی مشابه الکترودهای مثبت است، اما طراحی فرآیند متفاوت است. دمای محیط کارگاه باید ≤23℃ و رطوبت باید ≤25٪ باشد. چگالی واقعی مواد الکترود منفی رایج:

تراکم الکترود منفی رایج: نرخ بازگشت: بازگشت عمومی ۴-۸ میکرومتر طول: صفحه مثبت عموماً ≈ ۱.۰۰۲ فرآیند تولید جداسازی الکترود مثبت باتری لیتیومی مشابه فرآیند جداسازی الکترود مثبت است و هر دو نیاز به کنترل براده‌ها در جهت‌های X و Y دارند. دمای محیط کارگاه باید ≤۲۳ درجه سانتیگراد و نقطه شبنم باید ≤-۳۰ درجه سانتیگراد باشد. پس از آماده شدن جداسازی صفحه مثبت، صفحه مثبت باید خشک شود (۱۲۰ درجه سانتیگراد) و سپس ورق آلومینیومی جوش داده شده و بسته‌بندی می‌شود. در طول این فرآیند، طول زبانه و عرض قالب باید در نظر گرفته شود. با در نظر گرفتن طرح **۶۵۰ (مانند باتری ۱۸۶۵۰) به عنوان مثال، طراحی با زبانه‌های نمایان عمدتاً برای در نظر گرفتن همکاری معقول زبانه‌های کاتد در حین جوشکاری شیاری کلاهک و غلتک است. اگر زبانه‌های قطب برای مدت طولانی نمایان باشند، ممکن است به راحتی در طول فرآیند نورد، اتصال کوتاه بین زبانه‌های قطب و پوسته فولادی رخ دهد. اگر سرپوش خیلی کوتاه باشد، نمی‌توان سرپوش را لحیم کرد. در حال حاضر، دو نوع سرپوش جوشکاری اولتراسونیک وجود دارد: خطی و نقطه‌ای. فرآیندهای خانگی به دلیل ملاحظات مربوط به جریان بیش از حد و استحکام جوش، بیشتر از سرپوش‌های جوشکاری خطی استفاده می‌کنند. علاوه بر این، از چسب دمای بالا برای پوشاندن زبانه‌های لحیم استفاده می‌شود، که عمدتاً برای جلوگیری از خطر اتصال کوتاه ناشی از براده‌های فلزی و خرده‌های فلزی است. دمای محیط کارگاه باید ≤23℃، نقطه شبنم باید ≤-30℃ و میزان رطوبت کاتد باید ≤500-1000ppm باشد.

آماده سازی پلیت منفیصفحه منفی باید خشک شود (105-110 درجه سانتیگراد)، سپس ورق‌های نیکل جوش داده شده و بسته‌بندی می‌شوند. طول زبانه لحیم و عرض قالب نیز باید در نظر گرفته شود. دمای محیط کارگاه باید ≤23℃، نقطه شبنم باید ≤-30℃ و رطوبت الکترود منفی باید ≤500-1000ppm باشد. سیم‌پیچ به این صورت است که جداکننده، ورق الکترود مثبت و ورق الکترود منفی از طریق دستگاه سیم‌پیچ به داخل یک هسته آهنی پیچیده می‌شوند. اصل این است که الکترود مثبت را با الکترود منفی بپیچید و سپس الکترودهای مثبت و منفی را از طریق یک جداکننده جدا کنید. از آنجایی که الکترود منفی سیستم سنتی، الکترود کنترل طراحی باتری است، طراحی ظرفیت بالاتر از الکترود مثبت است، به طوری که در طول شارژ تشکیل، Li+ الکترود مثبت می‌تواند در "جای خالی" الکترود منفی ذخیره شود. هنگام سیم‌پیچ باید به کشش سیم‌پیچ و چیدمان قطعه قطب توجه ویژه‌ای شود. کشش سیم‌پیچ خیلی کم بر مقاومت داخلی و سرعت ورود به محفظه تأثیر می‌گذارد. کشش بیش از حد ممکن است منجر به خطر اتصال کوتاه یا لب پریدگی شود. ترازبندی به موقعیت نسبی الکترود منفی، الکترود مثبت و جداکننده اشاره دارد. عرض الکترود منفی ۵۹.۵ میلی‌متر، الکترود مثبت ۵۸ میلی‌متر و جداکننده ۶۱ میلی‌متر است. این سه در حین پخش در یک راستا قرار می‌گیرند تا از خطر اتصال کوتاه جلوگیری شود. کشش سیم‌پیچ معمولاً بین ۰.۰۸ تا ۰.۱۵ مگاپاسکال برای قطب مثبت، ۰.۰۸ تا ۰.۱۵ مگاپاسکال برای قطب منفی، ۰.۰۸ تا ۰.۱۵ مگاپاسکال برای دیافراگم بالایی و ۰.۰۸ تا ۰.۱۵ مگاپاسکال برای دیافراگم پایینی است. تنظیمات خاص به تجهیزات و فرآیند بستگی دارد. دمای محیط این کارگاه ≤۲۳℃، نقطه شبنم ≤-۳۰℃ و میزان رطوبت ≤۵۰۰ تا ۱۰۰۰ ppm است.

قبل از نصب هسته باتری روکش‌دار در داخل محفظه، آزمایش Hi-Pot با ولتاژ ۲۰۰ تا ۵۰۰ ولت (برای بررسی اتصال کوتاه بودن باتری ولتاژ بالا) لازم است و همچنین برای کنترل بیشتر گرد و غبار قبل از نصب در محفظه، جاروبرقی کشیدن نیز لازم است. سه نقطه کنترل اصلی باتری‌های لیتیومی رطوبت، برآمدگی و گرد و غبار هستند. پس از اتمام مراحل قبلی، واشر پایینی را در قسمت پایین هسته باتری قرار دهید، ورق الکترود مثبت را خم کنید تا سطح آن رو به سوراخ سوزنی سیم‌پیچ هسته باتری قرار گیرد و در نهایت آن را به صورت عمودی در پوسته فولادی یا پوسته آلومینیومی قرار دهید. به عنوان مثال، نوع ۱۸۶۵۰ را در نظر بگیرید، قطر خارجی ≈ ۱۸ میلی‌متر + ارتفاع ≈ ۷۱.۵ میلی‌متر. هنگامی که سطح مقطع هسته پیچشی کوچکتر از سطح مقطع داخلی محفظه فولادی باشد، نرخ فرو رفتن محفظه فولادی تقریباً ۹۷٪ تا ۹۸.۵٪ است. زیرا مقدار برگشت قطعه قطب و میزان نفوذ مایع در طول تزریق بعدی باید در نظر گرفته شود. همان فرآیند زیرسازی سطح شامل مونتاژ زیرسازی رویه نیز می‌شود. دمای محیط کارگاه باید ≤۲۳℃ و نقطه شبنم باید ≤-۴۰℃ باشد.

نوردیک پین لحیم (معمولاً از جنس مس یا آلیاژ) را در وسط هسته لحیم قرار می‌دهد. پین‌های جوشکاری رایج Φ2.5*1.6 میلی‌متر هستند و استحکام جوشکاری الکترود منفی باید ≥12N باشد تا واجد شرایط باشد. اگر خیلی کم باشد، به راحتی باعث لحیم‌کاری مجازی و مقاومت داخلی بیش از حد می‌شود. اگر خیلی زیاد باشد، به راحتی لایه نیکل روی سطح پوسته فولادی جوش داده می‌شود و در نتیجه اتصالات لحیم ایجاد می‌شود که منجر به خطرات پنهانی مانند زنگ‌زدگی و نشت می‌شود. درک ساده شیار نورد، ثابت کردن هسته باتری زخم شده روی پوشش بدون لرزش است. در فرآیند تولید این باتری لیتیومی، باید به تطبیق سرعت اکستروژن عرضی و سرعت پرس طولی توجه ویژه‌ای شود تا از برش پوشش با سرعت عرضی خیلی زیاد جلوگیری شود و اگر سرعت طولی خیلی سریع باشد یا ارتفاع پوشش تحت تأثیر قرار گیرد و آب‌بندی تحت تأثیر قرار گیرد، لایه نیکل شکاف جدا می‌شود. لازم است بررسی شود که آیا مقادیر فرآیند برای عمق شیار، امتداد و ارتفاع شیار با استانداردها مطابقت دارند یا خیر (با محاسبات عملی و نظری). اندازه‌های رایج صفحه گردان ۱.۰، ۱.۲ و ۱.۵ میلی‌متر هستند. پس از تکمیل شیار نورد، کل دستگاه باید دوباره جاروبرقی شود تا از خرده‌های فلز جلوگیری شود. درجه جاروبرقی باید ≤-۰.۰۶۵ مگاپاسکال و زمان جاروبرقی باید ۱ تا ۲ ثانیه باشد. الزامات دمای محیط این کارگاه ≤۲۳ درجه سانتیگراد و نقطه شبنم ≤-۴۰ درجه سانتیگراد است. پخت هسته باتری پس از اینکه ورق‌های باتری استوانه‌ای نورد و شیار داده شدند، فرآیند تولید باتری لیتیوم بعدی بسیار مهم است: پخت. در طول تولید سلول‌های باتری، مقدار مشخصی رطوبت وارد می‌شود. اگر رطوبت را نتوان در محدوده استاندارد به موقع کنترل کرد، عملکرد و ایمنی باتری به طور جدی تحت تأثیر قرار خواهد گرفت. به طور کلی، از یک کوره خلاء اتوماتیک برای پخت استفاده می‌شود. سلول‌هایی که قرار است پخته شوند را مرتب بچینید، ماده‌ی خشک‌کننده را داخل فر قرار دهید، پارامترها را تنظیم کنید و دما را تا ۸۵ درجه‌ی سانتی‌گراد افزایش دهید (به عنوان مثال باتری‌های لیتیوم-آهن فسفات). استانداردهای پخت برای چندین نوع مختلف از سلول‌های باتری در زیر آمده است:

تزریق مایعفرآیند تولید باتری لیتیومی شامل آزمایش رطوبت سلول‌های باتری پخته شده است. تنها پس از رسیدن به استانداردهای پخت قبلی می‌توانید به مرحله بعدی بروید: تزریق الکترولیت. باتری‌های پخته شده را به سرعت در جعبه دستکش خلاء قرار دهید، وزن کنید و وزن آن را ثبت کنید، ظرف تزریق را روی آن قرار دهید و وزن طراحی شده الکترولیت را به ظرف اضافه کنید (معمولاً آزمایش باتری غوطه‌ور در مایع انجام می‌شود: باتری را در وسط ظرف قرار دهید). هسته باتری را در الکترولیت قرار دهید، آن را برای مدتی خیس کنید، حداکثر ظرفیت جذب مایع باتری را آزمایش کنید (معمولاً مایع را مطابق با حجم آزمایشی پر کنید)، آن را در یک جعبه خلاء قرار دهید تا خلاء شود (درجه خلاء ≤ -0.09Mpa) و نفوذ الکترولیت به الکترود را تسریع کنید. پس از چندین چرخه، قطعات باتری را خارج کرده و وزن کنید. محاسبه کنید که آیا حجم تزریق با مقدار طراحی مطابقت دارد یا خیر. اگر کمتر است، باید دوباره پر شود. اگر زیاد است، فقط مقدار اضافی را خالی کنید تا الزامات طراحی را برآورده کنید. محیط محفظه داشبورد به دمای ≤23℃ و نقطه شبنم ≤-45℃ نیاز دارد.

جوشکاریدر طول این فرآیند تولید باتری لیتیومی، پوشش باتری باید از قبل در جعبه داشبورد قرار داده شود و پوشش باتری باید با یک دست روی قالب پایینی دستگاه جوش فوق سریع ثابت شود و هسته باتری با دست دیگر نگه داشته شود. پیچ مثبت سلول باتری را با پیچ ترمینال پوشش تراز کنید. پس از تأیید تراز بودن پیچ ترمینال مثبت با پیچ ترمینال درپوش، روی دستگاه جوش اولتراسونیک قرار بگیرید. سپس روی سوئیچ پایی دستگاه جوش قرار دهید. پس از آن، واحد باتری باید به طور کامل بررسی شود تا اثر جوشکاری زبانه‌های لحیم بررسی شود.

بررسی کنید که آیا زبانه‌های لحیم‌کاری هم‌تراز هستند یا خیر.

به آرامی زبانه لحیم را بکشید تا ببینید شل شده است یا خیر.

باتری‌هایی که پوشش باتری آنها محکم جوش داده نشده است، نیاز به جوشکاری مجدد دارند.