Come accennato in precedenza, un tipico processo di produzione di una batteria agli ioni di litio può essere suddiviso in tre fasi: il processo di front-end (produzione degli elettrodi), il processo di fase intermedia (sintesi delle celle) e il processo di back-end (formazione e confezionamento). Abbiamo già introdotto il processo di front-end e questo articolo si concentrerà su quello di fase intermedia.
La fase intermedia del processo di produzione delle batterie al litio è la sezione di assemblaggio, il cui obiettivo è completare la produzione delle celle. Nello specifico, la fase intermedia consiste nell'assemblare in modo ordinato gli elettrodi (positivo e negativo) realizzati nel processo precedente con il separatore e l'elettrolita.
A causa delle diverse strutture di accumulo di energia dei diversi tipi di batterie al litio, tra cui batterie a guscio prismatico in alluminio, batterie cilindriche e batterie a sacchetto, batterie a lama, ecc., ci sono evidenti differenze nel loro processo tecnico nella fase intermedia.
La fase intermedia del processo di produzione delle batterie prismatiche in alluminio e delle batterie cilindriche è l'avvolgimento, l'iniezione dell'elettrolita e il confezionamento.
La fase intermedia del processo di batterie a sacchetto e batterie a lama è costituita dall'impilamento, dall'iniezione dell'elettrolita e dal confezionamento.
La differenza principale tra i due è il processo di avvolgimento e di impilamento.
Avvolgimento
Il processo di avvolgimento della cella consiste nell'avvolgere insieme il catodo, l'anodo e il separatore attraverso una macchina avvolgitrice, mentre il catodo e l'anodo adiacenti vengono separati dal separatore. Nella direzione longitudinale della cella, il separatore supera l'anodo e l'anodo supera il catodo, in modo da evitare cortocircuiti causati dal contatto tra catodo e anodo. Dopo l'avvolgimento, la cella viene fissata con nastro adesivo per evitare che si sfaldi. Quindi, la cella passa al processo successivo.
In questo processo è importante assicurarsi che non vi sia alcun contatto fisico tra gli elettrodi positivo e negativo e che l'elettrodo negativo possa coprire completamente l'elettrodo positivo sia in direzione orizzontale che verticale.
A causa delle caratteristiche del processo di avvolgimento, esso può essere utilizzato solo per produrre batterie al litio di forma regolare.
Accatastamento
Al contrario, il processo di impilamento impila gli elettrodi positivo e negativo e il separatore per formare una cella a pila, che può essere utilizzata per produrre batterie al litio di forme regolari o anomale. Presenta un grado di flessibilità maggiore.
L'impilamento è solitamente un processo in cui gli elettrodi positivo e negativo e il separatore vengono impilati strato per strato nell'ordine elettrodo positivo-separatore-elettrodo negativo per formare una cella di stack con il collettore di correntecome le linguette. I metodi di impilamento vanno dall'impilamento diretto, in cui il separatore viene tagliato, alla piegatura a Z, in cui il separatore non viene tagliato e viene impilato a forma di Z.
Nel processo di impilamento, non si verifica alcun fenomeno di piegatura dello stesso foglio di elettrodo e non si verifica alcun problema di "angolo a C" durante il processo di avvolgimento. Pertanto, lo spazio angolare nel guscio interno può essere sfruttato appieno e la capacità per unità di volume è maggiore. Rispetto alle batterie al litio realizzate mediante processo di avvolgimento, le batterie al litio realizzate mediante processo di impilamento presentano evidenti vantaggi in termini di densità energetica, sicurezza e prestazioni di scarica.
Il processo di avvolgimento ha una storia di sviluppo relativamente lunga, è un processo maturo, a basso costo e ad alta resa. Tuttavia, con lo sviluppo di nuovi veicoli energetici, il processo di impilamento è diventato un'astro nascente grazie all'elevato utilizzo in volumi, alla struttura stabile, alla bassa resistenza interna, alla lunga durata del ciclo e ad altri vantaggi.
Che si tratti di avvolgimento o di impilamento, entrambi presentano evidenti vantaggi e svantaggi. La batteria a pila richiede diversi tagli dell'elettrodo, con conseguente sezione trasversale più lunga rispetto alla struttura di avvolgimento, aumentando il rischio di formazione di bave. Per quanto riguarda l'avvolgimento della batteria, gli angoli sprecano spazio e la tensione e la deformazione non uniformi dell'avvolgimento possono causare disomogeneità.
Pertanto, il successivo esame radiografico diventa estremamente importante.
test a raggi X
La batteria finita, con avvolgimento e pila, deve essere testata per verificare se la sua struttura interna è conforme al processo di produzione, come l'allineamento delle celle della pila o dell'avvolgimento, la struttura interna delle linguette e la sporgenza degli elettrodi positivi e negativi, ecc., in modo da controllare la qualità dei prodotti e impedire il flusso di celle non qualificate nei processi successivi;
Per i test a raggi X, Dacheng Precision ha lanciato una serie di apparecchiature di ispezione per immagini a raggi X:
Macchina per l'ispezione delle batterie TC offline a raggi X
Macchina per l'ispezione delle batterie con TC offline a raggi X: imaging 3D. Attraverso la vista in sezione, è possibile rilevare direttamente la sporgenza della cella in direzione longitudinale e trasversale. I risultati della rilevazione non saranno influenzati da smussi o piegature dell'elettrodo, linguette o bordi ceramici del catodo.
Macchina per l'ispezione delle batterie con avvolgimento in linea a raggi X
Macchina per l'ispezione a raggi X delle batterie con avvolgimento in linea: questa apparecchiatura è collegata alla linea di trasporto a monte per il prelievo automatico delle celle della batteria. Le celle della batteria vengono inserite nell'apparecchiatura per il test del ciclo interno. Le celle NG vengono prelevate automaticamente. Vengono ispezionati completamente fino a un massimo di 65 strati di anelli interni ed esterni.
Macchina per l'ispezione di batterie cilindriche in linea a raggi X
L'apparecchiatura emette raggi X attraverso una sorgente di raggi X, che penetrano attraverso la batteria. Le immagini radiografiche vengono ricevute e le foto vengono scattate dal sistema di imaging. Elabora le immagini tramite software e algoritmi sviluppati internamente, misurando e determinando automaticamente se si tratta di prodotti conformi, individuando quelli non conformi. Il front-end e il back-end del dispositivo possono essere collegati alla linea di produzione.
Macchina per l'ispezione in linea delle batterie a raggi X
L'apparecchiatura è collegata alla linea di trasmissione a monte. Può prelevare automaticamente le celle e posizionarle nell'apparecchiatura per il rilevamento del loop interno. Può selezionare automaticamente le celle NG e le celle OK vengono automaticamente posizionate sulla linea di trasmissione e inserite nell'apparecchiatura a valle per un rilevamento completamente automatico.
Macchina per l'ispezione digitale in linea delle batterie a raggi X
L'apparecchiatura è collegata alla linea di trasmissione a monte. Può prelevare le celle automaticamente o caricarle manualmente, per poi inserirle nell'apparecchiatura per il rilevamento del loop interno. Può selezionare automaticamente la batteria NG, mentre la batteria OK rimossa viene automaticamente inserita nella linea di trasmissione o nella piastra e inviata all'apparecchiatura a valle per un rilevamento completamente automatico.
Data di pubblicazione: 13-09-2023
