Hướng dẫn đầy đủ về quy trình sản xuất pin lithium

Hướng dẫn đầy đủ về quy trình sản xuất pin lithium

Pin ion là một hệ thống phức tạp bao gồm điện cực dương, điện cực âm, thiết bị phân tách, chất điện phân, bộ thu và chất kết dính dòng điện, chất dẫn điện, v.v. Các phản ứng liên quan bao gồm phản ứng điện hóa của điện cực dương và âm, dẫn ion lithium và điện tử cũng như khuếch tán nhiệt. Quá trình sản xuất pin lithium tương đối dài, bao gồm hơn 50 quy trình.

Pin lithium có thể được chia thành pin hình trụ, pin vuông và pin gói mềm theo hình thức của chúng, với những khác biệt nhất định trong quy trình sản xuất. Tuy nhiên, về tổng thể, quy trình sản xuất pin lithium có thể được chia thành quy trình phía trước (sản xuất điện cực), quy trình giữa (tổng hợp tế bào) và quy trình phía sau (hình thành và đóng gói). Do yêu cầu về hiệu suất an toàn cao của pin lithium-ion nên có những yêu cầu cực kỳ cao về độ chính xác, độ ổn định và mức độ tự động hóa của thiết bị lithium-ion trong quy trình sản xuất pin.

Thiết bị pin lithium là thiết bị xử lý sử dụng các quy trình được đặt hàng để sản xuất nguyên liệu thô như vật liệu điện cực dương và âm, vật liệu phân tách và chất điện phân. Thiết bị pin lithium có tác động đáng kể đến hiệu suất và giá thành của pin lithium và là một trong những yếu tố quyết định. Theo các quy trình khác nhau, thiết bị pin lithium có thể được chia thành thiết bị đầu cuối, thiết bị giai đoạn giữa và thiết bị đầu cuối. Trong dây chuyền sản xuất pin lithium, giá trị của thiết bị đầu cuối, giữa và cuối chiếm khoảng 4:3:3.

Mục tiêu sản xuất của quy trình trước là hoàn thành việc sản xuất các tấm điện cực (dương và âm). Quá trình chính của giai đoạn trước bao gồm trộn, phủ, cán, rạch, cắt lát và cắt khuôn. Các thiết bị liên quan chủ yếu bao gồm: máy trộn, máy phủ, máy ép con lăn, máy rạch, máy cắt lát, máy cắt khuôn, v.v.

Việc trộn bùn (thiết bị sử dụng: máy trộn chân không) là trộn đều các vật liệu pin thể rắn cực dương và cực âm sau đó thêm dung môi để khuấy chúng thành hỗn hợp sệt. Trộn bùn là điểm khởi đầu của quy trình trước đó và là nền tảng để hoàn thành các quy trình phủ, cán và các quy trình khác tiếp theo.

Lớp phủ (thiết bị sử dụng: máy phủ) là phủ đều hỗn hợp đã khuấy lên lá kim loại và sấy khô để tạo thành các tấm dương và âm. Là liên kết cốt lõi của quy trình trước, chất lượng thực hiện của quy trình phủ ảnh hưởng sâu sắc đến tính nhất quán, an toàn và tuổi thọ của pin thành phẩm. Vì vậy, máy phủ là thiết bị có giá trị nhất trong quá trình trước đó.

Máy ép con lăn (thiết bị được sử dụng: máy ép con lăn) nhằm mục đích nén chặt hơn nữa điện cực được phủ, từ đó làm tăng mật độ năng lượng của pin. Độ phẳng của điện cực cuộn ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả xử lý của quá trình rạch tiếp theo và tính đồng nhất của các hoạt chất trong điện cực cũng ảnh hưởng gián tiếp đến hiệu suất của pin.

Tách (thiết bị được sử dụng: máy rạch) là quá trình rạch liên tục một cuộn dây rộng của các mảnh cực thành nhiều mảnh hẹp có chiều rộng yêu cầu. Sự cố gãy của tấm điện cực trong quá trình cắt là do tác động cắt và độ mịn của cạnh sau khi cắt (không có gờ hoặc vênh) là chìa khóa để đánh giá hiệu suất của máy rạch.

Sản xuất (thiết bị được sử dụng: máy sản xuất) bao gồm hàn tai điện cực của các miếng điện cực đã cắt, dán băng bảo vệ, quấn tai điện cực bằng keo hoặc sử dụng phương pháp cắt laser để tạo thành tai điện cực, có thể sử dụng cho các quá trình cuộn dây tiếp theo. Die-cutting (thiết bị sử dụng: máy cắt khuôn) là quá trình đột dập và tạo hình các tấm cực được phủ cho các quá trình tiếp theo.

Mục tiêu sản xuất của quá trình giữa là hoàn thành việc sản xuất pin. Có sự khác biệt về Lộ trình công nghệ và thiết bị dây chuyền sản xuất ở giai đoạn giữa của các loại pin lithium khác nhau. Bản chất của quy trình trung gian là quy trình lắp ráp, cụ thể là lắp ráp có trật tự các tấm điện cực (dương và âm) được chế tạo từ quy trình trước đó với màng ngăn và chất điện phân. Do cấu trúc lưu trữ năng lượng của pin vuông (cuộn), pin hình trụ (cuộn) và pin dẻo (lớp) khác nhau nên có sự khác biệt rõ ràng về lộ trình Công nghệ và thiết bị dây chuyền sản xuất của các loại pin lithium khác nhau ở quy trình giữa. Cụ thể, các quy trình chính của giai đoạn giữa của pin hình vuông và hình trụ bao gồm cuộn dây, phun chất lỏng và đóng gói. Các thiết bị liên quan chủ yếu bao gồm: máy cuộn, máy phun chất lỏng, thiết bị đóng gói (máy chèn vỏ, máy cán rãnh, máy hàn kín, máy hàn), v.v; Quy trình chính của giai đoạn giữa của pin gói mềm bao gồm cán màng, phun chất lỏng và đóng gói, và các thiết bị liên quan chủ yếu bao gồm máy cán, máy phun chất lỏng, thiết bị đóng gói, v.v.

Cuộn dây (thiết bị được sử dụng: máy cuộn dây) là quá trình cuộn các tấm điện cực được tạo ra trong quá trình sản xuất hoặc máy cắt bế cuộn dây thành các tế bào pin lithium-ion, chủ yếu được sử dụng để sản xuất pin lithium-ion hình vuông và tròn. Máy cuộn dây có thể được chia thành hai loại: máy cuộn hình vuông và máy cuộn hình trụ, lần lượt được sử dụng để sản xuất pin lithium hình vuông và hình trụ. So với máy quấn hình trụ, quy trình quấn vuông có yêu cầu cao hơn về kiểm soát độ căng nên độ khó kỹ thuật của máy quấn vuông cũng lớn hơn.

Cán màng (thiết bị được sử dụng: máy cán màng) là quá trình xếp chồng các tấm điện cực riêng lẻ được tạo ra trong quá trình cắt khuôn vào các tế bào pin lithium-ion, chủ yếu được sử dụng để sản xuất pin gói mềm. So với pin hình vuông và hình trụ, pin gói mềm có lợi thế đáng kể về mật độ năng lượng, độ an toàn và hiệu suất xả. Tuy nhiên, việc hoàn thành một nhiệm vụ xếp chồng đơn lẻ bằng máy cán bao gồm nhiều quy trình phụ phối hợp song song và cơ chế phức tạp, đồng thời việc cải thiện hiệu quả xếp chồng đòi hỏi phải giải quyết các vấn đề điều khiển động phức tạp; Tốc độ của máy cuộn có liên quan trực tiếp đến hiệu suất cuộn dây và phương tiện nâng cao hiệu suất tương đối đơn giản. Hiện nay, có sự chênh lệch về hiệu quả và năng suất sản xuất giữa tế bào nhiều lớp và tế bào vết thương.

Máy phun chất lỏng (thiết bị sử dụng: máy phun chất lỏng) được sử dụng để bơm định lượng chất điện phân của pin vào trong cell.

Đóng gói tế bào (sử dụng các thiết bị như máy chèn vỏ, máy cán rãnh, máy hàn kín, máy hàn) liên quan đến việc đặt lõi cuộn dây vào vỏ tế bào.

Mục tiêu sản xuất của giai đoạn sau của quy trình là hoàn thành quá trình chuyển đổi thành bao bì. Ở giai đoạn giữa, cấu trúc chức năng của tế bào pin lithium đã được hình thành và ý nghĩa của giai đoạn sau là kích hoạt nó, trải qua quá trình thử nghiệm, phân loại và lắp ráp để tạo thành một sản phẩm pin lithium an toàn và ổn định. Các quy trình chính của giai đoạn sau của quy trình bao gồm: hình thành, phân tách, thử nghiệm, phân loại, v.v. Các thiết bị liên quan chủ yếu bao gồm: động cơ sạc và xả, thiết bị kiểm tra, v.v.

Hình thành (sử dụng động cơ sạc và xả) là quá trình kích hoạt pin thông qua lần sạc đầu tiên, trong đó một màng thụ động hiệu quả (màng SEI) được tạo ra trên bề mặt điện cực âm để đạt được "khởi tạo" pin lithium. Dung lượng phân chia (thiết bị đã qua sử dụng: động cơ sạc và xả), còn gọi là “công suất phân tích”, dùng để chỉ quá trình sạc và xả cell pin được chuyển đổi theo tiêu chuẩn thiết kế để đo điện dung của cell pin. Quá trình sạc và xả của pin trải qua quá trình hình thành và tách điện dung, do đó động cơ sạc và xả là thiết bị lõi phía sau được sử dụng phổ biến nhất. Đơn vị làm việc tối thiểu của động cơ sạc và xả là "kênh". Một "đơn vị" (HỘP) bao gồm một số "kênh" và nhiều "đơn vị" được kết hợp để tạo thành động cơ sạc và xả.

Việc kiểm tra (thiết bị được sử dụng: thiết bị kiểm tra) phải được thực hiện trước và sau khi sạc, xả và nghỉ; Phân loại đề cập đến việc phân loại và lựa chọn pin đã được hình thành và phân chia theo các tiêu chuẩn nhất định dựa trên kết quả phát hiện. Tầm quan trọng của quá trình phát hiện và phân loại không chỉ là loại bỏ các sản phẩm không đủ tiêu chuẩn mà còn bởi vì trong các ứng dụng thực tế của pin lithium-ion, các tế bào thường được kết hợp song song hoặc nối tiếp. Do đó, việc chọn các ô có hiệu suất tương tự có thể giúp đạt được hiệu suất tổng thể tối ưu của pin.

Việc sản xuất pin lithium không thể tách rời khỏi thiết bị sản xuất pin lithium. Ngoài các vật liệu được sử dụng trong pin, quy trình sản xuất và thiết bị sản xuất là những yếu tố quan trọng quyết định hiệu suất của pin. Trong những ngày đầu, thiết bị pin lithium của Trung Quốc chủ yếu dựa vào nhập khẩu. Sau vài năm phát triển nhanh chóng, các công ty thiết bị pin lithium của Trung Quốc đã dần vượt qua các công ty thiết bị Nhật Bản và Hàn Quốc về công nghệ, hiệu quả, độ ổn định và các khía cạnh khác, đồng thời có lợi thế về hiệu quả chi phí, bảo trì sau bán hàng và các khía cạnh khác. Hiện tại, một cụm doanh nghiệp thiết bị pin lithium trong nước đã được thành lập và trở thành tấm thẻ kinh doanh cho các thiết bị cao cấp của Trung Quốc thâm nhập thị trường quốc tế. Với liên minh theo chiều dọc và sự mở rộng ra nước ngoài của các nhà lãnh đạo pin lithium, thiết bị pin lithium đã được hưởng lợi từ việc mở rộng hạ nguồn và mở ra một thời kỳ mới với nhiều cơ hội tăng trưởng nhanh chóng.