10 faz v procesu proizvodnje litijevih baterij
Proizvodnja baterij za električne avtomobile
Od izdelave elektrod do sestavljanja celic in končne obdelave.
1. Mešanje snovi
Priprava suspenzije je prva faza proizvodnje baterij. Snovi se odmerijo, dodajo in premešajo.
Aktivne snovi se združijo z vezivom, topilom, prevodnimi dodatki itd. Planetarni kroglični mlin kot stroj za gnetenje testa zmeša aktivne snovi. Za zagotovitev, da se delci zmešanih aktivnih snovi dobro držijo skupaj, je potrebna snov, ki jih lahko drži skupaj.
Dodajo se veziva, ki izboljšajo sprijetost delcev elektrodnih aktivnih snovi. Imeti morajo stabilne lastnosti, ki lahko ohranjajo dobro sprijetost v stiku z elektroliti ali med redoks reakcijami na elektrodah.
2. Premazovanje in sušenje
Pri postopku premazovanja se uporablja premazovalnik (premazovalni stroj) za premazovanje aluminijastih in bakrenih folij s sloji katodne oziroma anodne suspenzije. To je pomemben korak, ki določa številne parametre zasnove celice, kot sta enotna zmogljivost in daljša življenjska doba baterije.
Za preprečitev poškodb aluminijastih in bakrenih odjemnikov toka (ali folij) pri premazovanju elektrod sta ključnega pomena krmiljenje stroja z zvitka na zvitek ter enakomerno in enotno premazovanje elektrod.
Po premazovanju je treba te mokre sloje še temeljito posušiti, preden so pripravljeni za naslednjo fazo. Ta postopek sušenja s segrevanjem ali vakuumom predstavlja do 48 % celotnega procesa proizvodnje baterij.
3. Stiskanje
Faza stiskanja z valji znova stisne suho in premazano elektrodno folijo, da se poveča energijska gostota baterije. Ustrezna stisnjena gostota lahko poveča zmogljivost baterije, zmanjša notranjo upornost in izgubo polarizacije ter podaljša življenjsko dobo baterije.
Sploščenost elektrodne folije po kalandriranju neposredno vpliva na učinek obdelave s postopkom rezanja, enakomernost aktivne snovi na elektrodni foliji pa vpliva na zmogljivost baterijske celice.
4. Rezanje in zarezovanje
Elektroda, sploščena v procesu stiskanja, je še vedno dolga več sto metrov.
- V fazi rezanja se elektroda baterije razreže na ustrezno velikost baterije. V dvofaznem postopku se najprej elektroda navpično razreže, nato pa se izdelajo zareza v obliki črke V in jezički za oblikovanje pozitivnih in negativnih priključkov (zarezovanje).
- Pri zarezovanju se neprevlečeni deli, na katerih katodne in anodne aktivne snovi niso nanesene, izrežejo z napravami za zarezovanje, pri čemer se pustijo vogali, kjer bodo jezički ozemljeni.
5. Zlaganje in navijanje
Pri postopku sestavljanja se način zlaganja plošč ter vrstni red vbrizgavanja in tesnjenja elektrolita razlikujeta glede na obliko baterije.
Način zlaganja plošč: zlaganje (gibka oblika), navijanje (cilindrična oblika).
- Način z navijanjem je podoben izdelavi vpojnega papirja v zvitku. Prednost je v tem, da je postopek hiter, tako kot lahko hitro navijete toaletni papir okoli zvitka.
- Po drugi strani pa se pri načinu z zlaganjem baterijske celice zlagajo ena za drugo. Potrebna je bolj kompleksna tehnologija kot pri načinu z navijanjem, prednost tega načina pa je v tem, da se celice manj zvijajo in da se poveča energijska gostota brez praznih prostorov v baterijskih celicah.
6 in 7. Polnjenje in oblikovanje
Gibka oblika: Ko se sestavine baterije, izdelane s postopki laminacije in zlaganja, vstavijo v elektrodni žep, se elektrolit vbrizga v zračni žep in doseže pore v elektrodnem žepu. Pri tem postopku se v zračnem žepu ustvari plin, ki se pozneje odstrani z razplinjevanjem.
Cilindrična oblika: V posodi se ustvari stanje vakuuma in skozi šobo se v notranjost vbrizga potrebna količina elektrolita. Posoda se stisne, da elektrolit napolni pore elektrode. Ko je ta postopek končan, se v zadnjem koraku zapogneta zgornji pokrov in posoda.
8. Staranje in polnjenje
Baterije se hranijo pri sobni temperaturi, tako da lahko elektrolit, vbrizgan med postopkom sestavljanja, dobro prodre v pozitivne in negativne elektrode baterije. Elektrolit se enakomerno porazdeli v bateriji, da se zagotovi tekoče gibanje ionov med anodo in katodo.
Hkrati se baterije neprekinjeno polnijo in praznijo, da se zagotovi stabilnost delovanja, obenem pa je to tudi odlična metoda za nadzor kakovosti.
Proces shranjevanja baterij pri določeni temperaturi in vlažnosti ter polnjenja in praznjenja se imenuje staranje.
9. Razplinjevanje
Med staranjem in polnjenjem v bateriji nastaja plin. Plin se odstrani s postopkom razplinjevanja. Po razplinjevanju se staranje in polnjenje še dvakrat ponovita, da se preizkusi polnilna zmogljivost in izločijo okvarjene baterije.
10. Sestavljanje paketa
To je postopek vstavljanja posamezno proizvedenih baterijskih celic v modularne pakete pred končno dostavo proizvajalcem vozil.