Fabricação de baterias de lítio - processo inicial
Introdução: Conhecimento básico de bateria de lítio
1. Estrutura básica da bateria de lítio
Materiais principais: eletrodo positivo, eletrodo negativo, eletrólito, diafragma
Estrutura: redonda, quadrada; Laminado, enrolado
Forma: polímero (embalagem flexível), íon de lítio líquido (invólucro de aço)
2. Como funcionam as baterias de lítio
Material positivo: LiMn2O4, material negativo: grafite
Durante o carregamento, o Li+ no eletrodo positivo e o Li+ no eletrólito convergem para o eletrodo negativo para obter elétrons, que são reduzidos a Li embutido no material de carbono do eletrodo negativo. Durante a descarga, o Li embutido no material de carbono negativo perde elétrons e entra no eletrólito, e o Li+ no eletrólito se move para o eletrodo positivo.
3. Princípio da composição da bateria de lítio
Estrutura do eletrodo positivo:
LiMn2O4 (manganato de lítio) + agente condutor (acetileno preto) + adesivo (PVDF) + coletor de fluido (folha de alumínio) eletrodo positivo
Estrutura do eletrodo negativo:
Grafite + agente condutor (acetileno preto) + adesivo (PVDF) + coletor de fluido (folha de cobre) eletrodo negativo
4. Processo de carregamento
A fonte de alimentação carrega a bateria, neste momento o elétron e no eletrodo positivo corre para o eletrodo negativo através do circuito externo, e o íon de lítio positivo Li+"salta"no eletrólito do eletrodo positivo,"sobe"através do pequeno orifício curvo no diafragma, e"nada"para o eletrodo negativo, e os elétrons que passaram por muito tempo são combinados.
A reação no eletrodo positivo é LiMn2O4 ==Li1-xMn2O4+Xli++Xe(elétron).
A reação no eletrodo negativo é 6C+XLi+Xe==LixC6
5. Processo de alta
A bateria descarrega, neste momento o elétron e no eletrodo negativo corre para o eletrodo positivo através do circuito externo, e o íon de lítio positivo Li+"salta"no eletrólito do eletrodo negativo,"sobe"através do pequeno orifício curvo no diafragma,"nada"ao eletrodo positivo e se combina com os elétrons que passaram por muito tempo.
A reação no eletrodo positivo é Li1-xMn2O4+xli++xe(elétron) ==LiMn2O4
A reação que ocorre no eletrodo negativo é LixC6 == 6C+xLi+xe
6. Fluxo do processo da bateria de íon de lítio:
Seção frontal: mistura, revestimento, laminação, corte e vinco
Seção intermediária: enrolamento, montagem, injeção
Depois do segmento: formação, partição, módulo
Seção frontal
O objetivo de produção dos processos anteriores e seguintes é completar a fabricação de peças polares (positivas e negativas). O processo principal da primeira etapa é: mistura, revestimento, laminação, movimentação, produção, corte e vinco, os equipamentos envolvidos incluem principalmente: misturador, máquina de revestimento, prensa de rolo, máquina de movimentação, máquina de produção, máquina de corte e vinco, etc.
Mistura de lama (equipamento utilizado:misturador a vácuo) é misturar uniformemente materiais de bateria de estado sólido positivos e negativos e adicionar solvente para misturar na pasta. A mistura da pasta é o ponto de partida do processo anterior e é a base para a conclusão dos processos subsequentes de revestimento e laminação.
1.1 Lote positivo
O eletrodo positivo é composto por substância ativa, agente condutor e aglutinante.
1.2Ingrediente do eletrodo negativo (mexendo)
O eletrodo negativo é composto de material ativo, agente condutor, adesivo e dispersante.
Revestimento (equipamento utilizado:maquina de revestimento) é o processo de revestir uniformemente a pasta agitada em uma folha de metal e secá-la para produzir eletrodos positivos e negativos. Como elo central do processo anterior, a qualidade de execução do processo de revestimento afeta profundamente a consistência, segurança e vida útil da bateria acabada. Portanto, a máquina de revestimento é o equipamento mais valioso no processo anterior.
Princípio da máquina de revestimento por compressão
Como controlar a uniformidade do revestimento da bateria de lítio?
Existem muitos fatores que afetam a uniformidade do revestimento, incluindo humanos, máquinas, materiais, métodos e meio ambiente. No entanto, os fatores básicos são diversas condições diretamente relacionadas ao processo de revestimento: substrato de revestimento, adesivo, rolo de aço/borracha de revestimento e máquina de compósito.
1) Substrato de revestimento: incluindo principalmente material, características de superfície, espessura e uniformidade.
2) Adesivo: refere-se principalmente à sua viscosidade de trabalho, afinidade e adesão à superfície do substrato.
3) Rolo de aço de revestimento: Não é apenas o transportador direto do adesivo, mas também a referência de suporte para substrato de revestimento e rolo de borracha, portanto é o núcleo de todo o mecanismo de revestimento. A uniformidade do revestimento é afetada pela sua forma e tolerâncias de posição, rigidez, qualidade de equilíbrio dinâmico e estático, qualidade da superfície, uniformidade de temperatura e condições de deformação térmica.
4) Rolo de revestimento: O rolo de borracha refere-se a uma variável importante de qualidade de revestimento e seu material (como a vida útil da camada adesiva), dureza, tolerância posicional, rigidez, qualidade de equilíbrio dinâmico e estático, qualidade de superfície e deformação térmica condição também afeta a uniformidade do revestimento.
5) Máquina composta: É a plataforma básica para revestimento, que inclui não apenas a precisão e sensibilidade do rolo de aço de revestimento e do mecanismo de prensagem do rolo de borracha, mas também o design da mais alta velocidade operacional e a estabilidade geral da máquina.
3. Corte de rolamento(Produção)
Prensagem de rolos (equipamento utilizado:prensa de rolo) é compactar ainda mais o eletrodo revestido, aumentando assim a densidade de energia da bateria. A planicidade do eletrodo laminado afeta diretamente o efeito de processamento do processo de corte subsequente, e a uniformidade do material ativo do eletrodo também afeta indiretamente o desempenho da célula da bateria.
Divisão (equipamento utilizado:máquina de corte) é o processo de cortar continuamente uma bobina mais larga de peças polares em vários pedaços estreitos com a largura desejada. A falha de fratura do polarizador durante o corte é devido à ação de cisalhamento, e a suavidade da aresta após o corte (sem rebarbas ou flambagem) é a chave para avaliar o desempenho da máquina de corte longitudinal.
3.1 Produção de eletrodo positivo
Após a secagem do revestimento do eletrodo positivo, os rolos precisam ser alinhados dentro do tempo do processo. O rolo é utilizado para compactar a placa polar e atualmente existem dois processos: prensagem a quente e prensagem a frio. A compactação por prensagem a quente tem uma taxa de recuperação mais alta em comparação com a prensagem a frio; Mas o processo de prensagem a frio é relativamente simples e fácil de operar e controlar. O equipamento principal do rolo é ajustado aos seguintes valores de processo: densidade de compactação, taxa de recuperação e alongamento. Ao mesmo tempo, é importante observar que a superfície do polarizador deve estar livre de lascas, blocos rígidos, perda de material, bordas onduladas e lacunas não devem ser quebradas.
3.2 Produção de eletrodo negativo
A produção do eletrodo negativo é operada de forma semelhante ao eletrodo positivo, mas o design do processo é diferente.
