Jak produkować ogniwa akumulatorowe typu softpack?

Komórka to najmniejsza jednostka aukład akumulatorowy. Wiele ogniw tworzy moduł, a wiele modułów tworzy pakiet akumulatorów, stanowiący podstawową strukturę samochodowych akumulatorów zasilających.

Proces produkcji komórek obejmuje:

(1) Przygotowanie zawiesiny materiału aktywnego – proces mieszania

Mieszanie polega na mieszaniu materiałów aktywnych (fosforanu litowo-żelazowego w przypadku katody, grafitu w przypadku anody) w zawiesinę za pomocą mieszalnika próżniowego. To pierwszy krok w produkcji akumulatorów. Kontrola jakości tego procesu ma bezpośredni wpływ na jakość baterii i wydajność gotowego produktu. Obejmuje złożony przepływ pracy z rygorystycznymi wymaganiami dotyczącymi proporcji surowców, etapów mieszania, czasu mieszania i nie tylko.

(2) Powlekanie wymieszanej zawiesiny folią miedzianą – proces powlekania

Proces ten polega na równomiernym powlekaniu wstępnie wymieszanej zawiesiny obu stron folii miedzianej.

Krytycznym celem powlekania jest osiągnięcie stałej grubości i wagi.

Powłoka ma ogromne znaczenie dla zapewnienia jednolitej grubości i masy elektrody, ponieważ odchylenia pogarszają konsystencję akumulatora. Musi także zapobiegać zanieczyszczeniu elektrod cząstkami, gruzem lub pyłem. Takie zanieczyszczenia mogą powodować przyspieszone rozładowanie akumulatora, a nawet stwarzać zagrożenie dla bezpieczeństwa.

(3) Prasowanie na zimno i cięcie wstępne: Konsolidacja materiału anodowego na folii miedzianej

W walcowni rolki ściskają arkusze elektrod pokryte materiałami anodowymi i katodowymi. Proces ten zagęszcza powłokę, aby zwiększyć gęstość energii i zapewnić jednolitość grubości, jednocześnie kontrolując kurz i wilgoć.

Prasowanie na zimno zagęszcza materiały elektrody dodatniej i ujemnej na folii aluminiowej, co ma kluczowe znaczenie dla zwiększenia gęstości energii.

Tłoczone na zimno arkusze elektrod są następnie przycinane do wymaganych wymiarów akumulatora, przy ścisłej kontroli powstawania zadziorów (widocznych tylko pod mikroskopem). Zapobiega to przedostawaniu się zadziorów do separatora, co mogłoby spowodować poważne zagrożenie bezpieczeństwa.

(4) Tworzenie dodatnich i ujemnych wypustek baterii — wycinanie i nacinanie zakładek

W procesie wycinania zakładek wykorzystuje się maszynę do wycinania w celu uformowania przewodzących zakładek ogniwa. Ponieważ baterie mają biegun dodatni i ujemny, wypustki te służą jako metalowe przewodniki łączące elektrody ogniwa. Mówiąc najprościej, są to „uszy” zacisków akumulatora, pełniące rolę punktów kontaktowych podczas ładowania i rozładowywania.

W następnym procesie cięcia wzdłużnego arkusze elektrod akumulatora dzielą się za pomocą ostrzy tnących.

(5) Ukończenie prototypu ogniwa – proces laminowania

Arkusze elektrod szczelinowych układane są w następującej kolejności: elektroda ujemna, separator, elektroda dodatnia, separator, elektroda ujemna, separator, elektroda dodatnia... elektroda dodatnia, separator, elektroda ujemna. Proces ten nazywany jest układaniem w stosy, a zmontowane arkusze elektrod nazywane są ogniwem.

(6) Spawanie zakładek

Jest to drugi proces wytwarzania komórek. Za pomocą specjalistycznego sprzętu spawalniczego wypustki są zgrzewane z ogniwem spiętrzonym.

(7) Hermetyzacja

Jest to trzeci etap przygotowania komórek. Ogniwo jest owinięte folią aluminiowo-plastikową.

(8) Usuwanie wilgoci i wtryskiwanie elektrolitu — Pieczenie i napełnianie elektrolitem

Wilgoć jest największym wrogiem systemów akumulatorowych. Proces wypiekania zapewnia, że ​​poziom wilgoci wewnętrznej odpowiada standardom, gwarantując optymalną wydajność przez cały cykl życia baterii.

Napełnianie elektrolitem to czwarty etap przygotowania ogniwa. Elektrolit jest wtryskiwany do zamkniętego ogniwa przez zarezerwowany otwór do napełniania, tworząc półprodukt. Elektrolit działa jak krew przepływająca przez ciało komórki, gdzie wymiana energii następuje poprzez przenoszenie naładowanych jonów. Jony te przemieszczają się z elektrolitu do przeciwnej elektrody, kończąc proces ładowania i rozładowywania. Objętość wtryskiwanego elektrolitu jest krytyczna. Nadmierne napełnienie może spowodować przegrzanie lub natychmiastową awarię akumulatora, natomiast niedostateczne napełnienie pogarsza żywotność akumulatora.

(9) Proces aktywacji komórek – tworzenie

Tworzenie to proces aktywacji ogniw po napełnieniu elektrolitem. Podczas wielokrotnego ładowania i rozładowywania wewnętrznie zachodzą reakcje chemiczne, tworząc warstwę SEI (folia SEI: warstwa pasywacyjna powstająca podczas pierwszego cyklu baterii litowej, gdy elektrolit reaguje z materiałem anody na granicy faz ciało stałe-ciecz, co przypomina nałożenie powłoki ochronnej na ogniwo). Zapewnia to bezpieczeństwo, niezawodność i długą żywotność ogniwa podczas kolejnych cykli ładowania i rozładowywania. Aktywacja wydajności ogniwa obejmuje również szereg „kontroli stanu”, w tym kontrolę rentgenowską, monitorowanie izolacji, kontrolę spoin i testowanie wydajności.

Proces formowania obejmuje ponadto:

- Drugie napełnienie elektrolitem po aktywacji ogniwa

- Ważenie

- Spawanie portów napełniania

- Testowanie szczelności

- Testowanie samorozładowania

- Starzenie w wysokiej temperaturze

- Starzenie się statyczne

Te kroki zapewniają wydajność produktu.

(10) Sortowanie według pojemności

Ze względu na różnice produkcyjne ogniwa akumulatorowe nie mogą osiągnąć identycznej pojemności. Sortowanie pojemności polega na grupowaniu ogniw według pojemności poprzez specjalne testy ładowania i rozładowania.

(11) Kontrola i pakowanie do przechowywania