Fabrication de batteries au lithium - Processus frontal
Introduction : Connaissances de base de la batterie au lithium
1. Structure de base de la batterie au lithium
Matériaux principaux : électrode positive, électrode négative, électrolyte, diaphragme
Structure : ronde, carrée ; Laminé, bobiné
Forme : polymère (emballage flexible), lithium-ion liquide (coque en acier)
2. Comment fonctionnent les piles au lithium
Matériau positif : LiMn2O4, matériau négatif : graphite
Pendant la charge, le Li+ de l'électrode positive et le Li+ de l'électrolyte convergent vers l'électrode négative pour obtenir des électrons, qui sont réduits en Li noyés dans le matériau carboné de l'électrode négative. Pendant la décharge, le Li intégré dans le matériau carboné négatif perd des électrons et pénètre dans l'électrolyte, et le Li+ présent dans l'électrolyte se déplace vers l'électrode positive.
3. Principe de composition des batteries au lithium
Structure de l'électrode positive :
LiMn2O4 (manganate de lithium) + agent conducteur (noir d'acétylène) + adhésif (PVDF) + collecteur de fluide (feuille d'aluminium) électrode positive
Structure de l'électrode négative :
Graphite + agent conducteur (noir d'acétylène) + adhésif (PVDF) + collecteur de fluide (feuille de cuivre) électrode négative
4. Processus de chargement
L'alimentation électrique charge la batterie, à ce moment l'électron e sur l'électrode positive se dirige vers l'électrode négative via le circuit externe, et l'ion lithium positif Li+"saute"dans l'électrolyte depuis l'électrode positive,"grimpe"à travers le petit trou incurvé sur le diaphragme, et"nage"à l'électrode négative, et les électrons qui ont longtemps couru sont combinés.
La réaction sur l'électrode positive est LiMn2O4 ==Li1-xMn2O4+Xli++Xe(électron).
La réaction sur l'électrode négative est 6C+XLi+Xe==LixC6
5. Processus de décharge
La batterie se décharge, à ce moment l'électron e sur l'électrode négative se dirige vers l'électrode positive à travers le circuit externe, et l'ion lithium positif Li+"saute"dans l'électrolyte de l'électrode négative,"grimpe"à travers le petit trou incurvé sur le diaphragme,"nage"à l'électrode positive et se combine avec les électrons qui l'ont dépassée depuis longtemps.
La réaction sur l'électrode positive est Li1-xMn2O4+xli++xe(electron) ==LiMn2O4
La réaction se produisant sur l'électrode négative est LixC6 == 6C+xLi+xe
6. Déroulement du processus de batterie au lithium-ion :
Partie avant : mélange, revêtement, laminage, découpe
Partie médiane : bobinage, assemblage, injection
Après segment : formation, partition, module
Partie avant
L'objectif de production des procédés précédents et suivants est d'achever la fabrication des pièces polaires (positives et négatives). Le processus principal de la première étape est le suivant : mélange, revêtement, laminage, sabordage, production, découpe, les équipements impliqués comprennent principalement : mélangeur, machine de revêtement, presse à rouleaux, machine de sabordage, machine de production, machine de découpe, etc.
1.M.ixing
Mélange de lisier (matériel utilisé :mélangeur sous vide) consiste à mélanger uniformément les matériaux de batterie à semi-conducteurs positifs et négatifs et à ajouter du solvant pour l'incorporer à la boue. Le mélange de boues est le point de départ du processus précédent et constitue la base pour terminer les processus ultérieurs de revêtement et de laminage.
1.1 Dosage positif
L'électrode positive est composée d'une substance active, d'un agent conducteur et d'un liant.
1.2Ingrédient d'électrode négative (agitation)
L'électrode négative est composée d'un matériau actif, d'un agent conducteur, d'un adhésif et d'un dispersant.
2.enrobage
Revêtement (matériel utilisé :Machine de revêtement) est le processus consistant à recouvrir uniformément la boue agitée sur une feuille métallique et à la sécher pour produire des électrodes positives et négatives. En tant que maillon central du processus précédent, la qualité d’exécution du processus de revêtement affecte profondément la cohérence, la sécurité et la durée de vie de la batterie finie. Par conséquent, la machine de revêtement est l’équipement le plus précieux du processus précédent.
Principe de la machine de revêtement par compression
Comment contrôler l’uniformité du revêtement des batteries au lithium ?
De nombreux facteurs affectent l’uniformité du revêtement, notamment l’homme, la machine, le matériau, la méthode et l’environnement. Cependant, les facteurs de base sont plusieurs conditions directement liées au processus de revêtement : substrat de revêtement, adhésif, rouleau de revêtement en acier/caoutchouc et machine composite.
1) Substrat de revêtement : comprenant principalement le matériau, les caractéristiques de surface, l’épaisseur et l’uniformité.
2) Adhésif : fait principalement référence à sa viscosité de travail, son affinité et son adhérence à la surface du substrat.
3) Rouleau en acier de revêtement : ce n'est pas seulement le support direct de l'adhésif, mais également la référence de support pour le substrat de revêtement et le rouleau en caoutchouc, c'est donc le cœur de tout le mécanisme de revêtement. L'uniformité du revêtement est affectée par ses tolérances de forme et de position, sa rigidité, la qualité de son équilibre dynamique et statique, sa qualité de surface, son uniformité de température et ses conditions de déformation thermique.
4) Rouleau de revêtement : Le rouleau en caoutchouc fait référence à une variable importante de la qualité du revêtement et de son matériau (comme la durée de vie de la couche adhésive), de la dureté, de la tolérance de position, de la rigidité, de la qualité de l'équilibre dynamique et statique, de la qualité de la surface et de la déformation thermique. L'état affecte également l'uniformité du revêtement.
5) Machine composite : Il s'agit de la plate-forme de base pour le revêtement, qui comprend non seulement la précision et la sensibilité du rouleau en acier de revêtement et du mécanisme de pressage du rouleau en caoutchouc, mais également la conception de la vitesse de fonctionnement la plus élevée et la stabilité globale de la machine.
3. Refendage par roulement(production)
Pressage au rouleau (matériel utilisé :presse à rouleaux) consiste à compacter davantage l'électrode enrobée, augmentant ainsi la densité énergétique de la batterie. La planéité de l'électrode laminée affecte directement l'effet de traitement du processus de refendage ultérieur, et l'uniformité du matériau actif de l'électrode affecte également indirectement les performances de la cellule de batterie.
Fendage (matériel utilisé :machine à refendre) est le processus consistant à découper en continu une bobine plus large de pièces polaires en plusieurs morceaux étroits de la largeur souhaitée. La rupture par rupture du polariseur pendant la découpe est due à l'action de cisaillement, et la douceur du bord après la découpe (sans bavures ni flambage) est la clé pour évaluer les performances de la machine à refendre.
3.1 Production d'électrodes positives
Une fois le revêtement de l'électrode positive séché, les rouleaux doivent être alignés pendant le temps de processus. Le rouleau sert à compacter la plaque polaire, et il existe actuellement deux procédés : le pressage à chaud et le pressage à froid. Le compactage par pressage à chaud a un taux de rebond plus élevé que le pressage à froid ; Mais le processus de pressage à froid est relativement simple et facile à utiliser et à contrôler. L'équipement principal du rouleau est ajusté aux valeurs de processus suivantes : densité de compactage, taux de rebond et allongement. Dans le même temps, il est important de noter que la surface du polariseur doit être exempte de copeaux, de blocs durs, de perte de matière, de bords ondulés et que les espaces ne doivent pas être brisés.
3.2 Production d'électrodes négatives
La production d'électrodes négatives fonctionne de la même manière que l'électrode positive, mais la conception du processus est différente..
