Lityum batarya üretimi prosesinin 10 adımı
Elektrikli araçlar için EV batarya üretimi
Elektrot üretiminden hücre montajına ve bitirmeye kadar.
1. Malzemeyi karıştırma
Bir karışım oluşturmak, batarya üretiminin ilk adımıdır. Malzemeler ölçülür, eklenir ve karıştırılır.
Etkin maddeler bağlayıcı, çözücü, iletken katkı maddeleri vb. ile birleştirilir. Planet bilyalı değirmen, etkin maddeleri bir hamur yoğurma makinesinde olduğu gibi karıştırır. Karışan etkin madde parçacıklarının birbirine iyi yapışmasını sağlamak için bunları bir arada tutabilecek bir malzemeye ihtiyacımız vardır.
Bağlayıcılar, elektrot aktif madde partikülleri arasındaki yapışmayı artırmak için eklenir. Elektrolitlerle temas halindeyken veya elektrotlarla redoks reaksiyonları gösterirken yapışmayı yeterli düzeyde sürdürebilecek stabil özelliklere sahip olmalıdır.
2. Kaplama ve kurutma
Kaplama prosesinde, alüminyum ve bakır folyoları sırasıyla katot ve anot karışım katmanlarıyla kaplamak için bir kaplayıcı (kaplama makinesi) kullanılır. Bu, homojen performans ve daha uzun batarya ömrü gibi birçok hücre tasarım parametresini belirleyen önemli bir adımdır.
Elektrotları kaplarken alüminyum ve bakır akım toplayıcılarının (veya folyoların) hasar görmesini önlemek için rulodan ruloya makineyi kontrol etmek ve elektrotların eşit ve homojen kaplanmasını sağlamak çok önemlidir.
Kaplamadan sonra bu ıslak katmanların bir sonraki aşamaya geçmeden önce iyice kurutulması gerekir.Isıtma veya vakumla kurutma prosesi, batarya üretim prosesinin tamamının %48'ini oluşturur.
3. Presleme
Silindir presleme aşamasında, bataryanın enerji yoğunluğunu artırmak için kuru ve kaplanmış elektrot sacı tekrar sıkıştırılır. Uygun sıkıştırma yoğunluğu, batarya kapasitesini artırıp dahili direnci düşürebilir ve polarizasyon kaybını azaltıp batarya kullanım ömrünü uzatabilir.
Kalandırlama sonrasında elektrot sacının düzlüğü, dilme prosesinin işleme etkisini doğrudan etkiler. Etkin maddenin elektrot sacındaki düzgünlüğü de batarya hücresinin performansı üzerinde etkiye sahiptir.
4. Dilme ve çentik açma
Presleme prosesinde düzleştirilmiş elektrot hala yüz metre uzunluğundadır.
- Dilme aşamasında, batarya elektrodu uygun batarya boyutunda kesilir. İki aşamalı proses, elektrodun dikey olarak kesilmesinin (dilme) ardından pozitif ve negatif terminaller için V şekilli bir çentik ile tırnakların oluşturulmasını (çentik açma) içerir.
- Çentik açma sırasında, katot ve anot etkin maddelerinin kullanılmadığı kaplanmamış parçalar, çentik cihazları aracılığıyla kesilir ve tırnakların topraklanacağı köşeler bırakılır.
5. İstifleme ve sarma
Montaj prosesinde plakaların istiflenme yöntemi ile elektrolitin enjekte edilme ve yalıtılma sırası, bataryanın şekline bağlı olarak farklılık gösterir
Plakaları istifleme yöntemi: İstifleme (Torbalama), Sarma (Silindirik).
- Sarma yöntemi, kağıt rulolarının yapılışına benzer. Sağladığı avantaj, tuvalet kağıdının bir kağıt ruloya sarılması kadar hızlı gerçekleşmesidir.
- Diğer yandan istifleme yöntemi, batarya hücrelerinin tek tek istiflenmesini içerir. Sarma yönteminden daha yüksek teknoloji gerektirir ancak hücreler arasında daha az eğilme sağlayarak batarya hücrelerinde boş alan olmadan enerji yoğunluğunu artırma avantajına sahiptir.
6. ve 7. Doldurma ve oluşturma
Torba: Laminasyon ve istifleme yöntemleriyle yapılan batarya bileşenleri elektrot cebine koyulduğunda, elektrot cebinin içindeki gözeneklere ulaşan hava cebine elektrolit enjekte edilir. Bu proses, hava cebinde gaz oluşturur ve bu gaz daha sonra gaz giderme yoluyla çıkarılır.
Silindirik: Kabın içinde bir vakum oluşturulur ve gerekli elektrolit miktarı bir nozul aracılığıyla bunun içine enjekte edilir. Elektrolitin elektrotun gözeneklerini doldurması için kaba baskı uygulanır. Bunun ardından son proses, üst kapağı ve kabı sıkıştırmaktır.
8. Eskitme ve şarj etme
Bataryalar, montaj prosesi sırasında enjekte edilen elektrolitin pozitif ve negatif elektrotlara iyi nüfuz edebilmesi için oda sıcaklığında saklanır. Elektrolit, iyonların anot ile katot arasında rahatça hareket etmesini sağlamak için batarya içinde homojen bir şekilde dağıtılır.
Aynı zamanda bataryalar sürekli olarak şarj ve deşarj edilir. Böylece kararlı bir pil oluşturulur ve bu, mükemmel bir kalite kontrol yöntemidir.
Bataryaları belirli bir sıcaklıkta ve nemde saklayıp şarj ve deşarj etme prosesine eskitme adı verilir.
9. Gazın giderilmesi
Eskitme ve şarj etme sırasında bataryanın içinde gaz oluşur. Bu gaz, gaz giderme prosesi ile çıkarılır. Gaz giderme prosesinin ardından eskitme ve şarj etme işlemleri, şarj kapasitesini test etmek ve arızalı bataryaları tespit etmek için iki kez daha tekrarlanır.
10. Paket montajı
Bu, araç üreticilerine son teslimat yapılmadan önce ayrı olarak üretilen batarya hücrelerini alıp bunları modüler paketlere yerleştirme prosesidir.