10 fasi del processo di produzione della batteria al litio
Produzione di batterie BEV per auto elettriche
Dalla produzione degli elettrodi all'assemblaggio e alla finitura delle celle.
1. Miscelazione del materiale
La creazione dell'impasto è il primo passaggio nella produzione di batterie. I materiali vengono misurati, aggiunti e miscelati.
I materiali attivi sono combinati con leganti, solventi, additivi conduttivi, ecc. Come una macchina per impastare la farina, il planetario a sfere mescola i materiali attivi. Per garantire che le particelle di materiale attivo miscelato si amalgamino bene, abbiamo bisogno di un materiale che le tenga insieme.
I leganti vengono aggiunti per migliorare l'aderenza tra le particelle dei materiali attivi degli elettrodi. Devono avere proprietà stabili che potrebbero mantenere una buona adesione quando sono a contatto con gli elettroliti o durante reazioni redox sugli elettrodi.
2. Rivestimento e asciugatura
Il processo di rivestimento impiega una spalmatrice (una macchina di rivestimento) per rivestire le lamine di alluminio e rame con gli strati dell'impasto del catodo e dell'anodo, rispettivamente. Si tratta di un passaggio importante che determina molti parametri di progettazione delle celle, come prestazioni uniformi e durata prolungata della batteria.
Per evitare danni ai collettori di corrente (o lamine) in alluminio e rame durante il rivestimento degli elettrodi, è fondamentale controllare la macchina roll-to-roll e rivestire gli elettrodi in modo uniforme.
Dopo il rivestimento, questi strati bagnati devono ancora essere asciugati accuratamente prima di essere pronti per la fase successiva. Questo processo di asciugatura tramite riscaldamento o vuoto richiede fino al 48% dell'intero processo di produzione della batteria.
3. Pressatura
La fase di pressatura dei rulli ricompatta il foglio elettrodo asciutto e rivestito per aumentare la densità di energia della batteria. Una densità compattata adeguata può aumentare la capacità della batteria, ridurre la resistenza interna, ridurre la perdita di polarizzazione e prolungare la durata della batteria.
La planarità del foglio elettrodo dopo la calandratura influisce direttamente sull'effetto di elaborazione del processo di taglio. Anche l'uniformità del materiale attivo sul foglio di elettrodo influisce sulle prestazioni della cella della batteria.
4. Taglio e intaglio
L'elettrodo piatto durante il processo di pressatura è lungo ancora cento metri.
- Nella fase di taglio, l'elettrodo della batteria viene tagliato alla giusta dimensione. Il processo a due fasi include prima il taglio verticale dell'elettrodo (taglio), poi la realizzazione di una tacca a V e di linguette per formare terminali positivi e negativi (intaglio).
- Durante l'intaglio, le parti non rivestite con catodo e anodo in cui non vengono applicati materiali attivi vengono tagliate utilizzando dispositivi di intaglio, tralasciando gli angoli in cui le linguette verranno messe a terra.
5. Accatastamento e avvolgimento
Nel processo di assemblaggio, il metodo di accatastamento delle lastre e l'ordine di iniezione e sigillatura dell'elettrolita sono tutti diversi a seconda della forma della batteria.
Metodo di accatastamento delle lastre: accatastamento (raccolta), avvolgimento (cilindrico).
- Il metodo di avvolgimento è simile a quello della carta in rotoli. Ha il vantaggio che la velocità di processo è rapida, proprio come l'avvolgimento di carta igienica attorno a un rotolo di carta.
- D'altra parte, il metodo di accatastamento è un metodo per impilare le celle delle batterie una alla volta. Richiede una tecnologia più elevata rispetto al metodo di avvolgimento, ma ha il vantaggio di essere meno contorto tra le celle e di aumentare la densità di energia senza spazi vuoti nelle celle della batteria.
6 e 7. Riempimento e formazione
Raccolta: quando gli ingredienti della batteria realizzati con metodi di laminazione e accatastamento vengono inseriti nella tasca dell'elettrodo, l'elettrolita viene iniettato nella tasca dell'aria, raggiungendo i pori della tasca dell'elettrodo. Questo processo crea gas nella cavità dell'aria, che viene successivamente rimosso attraverso degassamento.
Avvolgimento cilindrico: viene creato uno stato di vuoto all'interno della lattina e la quantità richiesta di elettrolita viene iniettata all'interno di essa attraverso un ugello. La lattina viene pressata per consentire all'elettrolita di riempire i pori dell'elettrodo. Al termine di questo processo, l'ultima fase consiste nell'aggraffare il tappo superiore e la lattina.
8. Invecchiamento e ricarica
Le batterie vengono immagazzinate a temperatura ambiente in modo che l'elettrolita iniettato durante il processo di assemblaggio possa permearsi bene negli elettrodi positivi e negativi della batteria. L'elettrolita viene distribuito uniformemente all'interno della batteria per garantire un movimento fluido degli ioni tra l'anodo e il catodo.
Allo stesso tempo, le batterie vengono continuamente caricate e scaricate per creare una batteria stabile e avere un metodo di controllo qualità perfetto.
Il processo di conservazione delle batterie a una determinata temperatura e umidità e di ricarica e scarica è detto invecchiamento.
9. Degassamento
Durante l'invecchiamento e la ricarica, viene generato gas all'interno della batteria. Il gas viene rimosso attraverso il processo di degassamento. Dopo il degassamento, l'invecchiamento e la carica vengono ripetuti due volte per verificare la capacità di carica e selezionare le batterie difettose.
10. Assemblaggio del pacchetto
Questo è il processo di inserimento delle celle della batteria fabbricate singolarmente e di inserimento in pacchetti di modularizzazione prima della consegna finale ai costruttori di veicoli.