Le batterie agli ioni di litio hanno un'ampia gamma di applicazioni. In base alla classificazione dei campi di applicazione, possono essere suddivise in batterie per l'accumulo di energia, batterie di potenza e batterie per l'elettronica di consumo.
- Le batterie per l'accumulo di energia comprendono l'accumulo di energia per le comunicazioni, l'accumulo di energia elettrica, i sistemi di energia distribuita, ecc.;
- Le batterie di potenza sono utilizzate principalmente nel settore energetico, servendo il mercato dei veicoli a nuova energia, dei carrelli elevatori elettrici, ecc.;
- Le batterie per l'elettronica di consumo coprono il settore dei consumatori e quello industriale, tra cui la misurazione intelligente, la sicurezza intelligente, i trasporti intelligenti, l'Internet delle cose, ecc.
La batteria agli ioni di litio è un sistema complesso, composto principalmente da anodo, catodo, elettrolita, separatore, collettore di corrente, legante, agente conduttivo e così via, che coinvolge reazioni tra cui la reazione elettrochimica tra anodo e catodo, la conduzione degli ioni di litio e la conduzione elettronica, nonché la diffusione del calore.
Il processo di produzione delle batterie al litio è relativamente lungo e comprende più di 50 passaggi.
Le batterie al litio possono essere suddivise in batterie cilindriche, batterie a guscio quadrato in alluminio, batterie a sacchetto e batterie a lama a seconda della forma. Esistono alcune differenze nel processo produttivo, ma nel complesso il processo di produzione delle batterie al litio può essere suddiviso in un processo di front-end (fabbricazione degli elettrodi), un processo intermedio (sintesi delle celle) e un processo di back-end (formazione e confezionamento).
In questo articolo verrà presentato il processo di front-end della produzione delle batterie al litio.
L'obiettivo produttivo del processo di front-end è completare la fabbricazione dell'elettrodo (anodo e catodo). I processi principali includono: miscelazione/slurrying, rivestimento, calandratura, taglio e fustellatura.
Miscelazione/impasto
La miscelazione consiste nel miscelare uniformemente i materiali solidi di anodo e catodo della batteria e quindi aggiungere solvente per ottenere la miscela. La miscelazione della miscela è il punto di partenza della linea di produzione e prelude al completamento dei successivi processi di rivestimento, calandratura e altri processi.
La sospensione per batterie al litio si divide in sospensione per elettrodi positivi e sospensione per elettrodi negativi. Inserire nel miscelatore, in proporzione, i principi attivi, il carbone conduttivo, l'addensante, il legante, l'additivo, il solvente, ecc., mescolando, si ottiene una dispersione uniforme della sospensione solido-liquida per il rivestimento.
Una miscelazione di alta qualità è la base per il completamento di alta qualità del processo successivo, che influirà direttamente o indirettamente sulle prestazioni di sicurezza e sulle prestazioni elettrochimiche della batteria.
Rivestimento
Il rivestimento è il processo di rivestimento del materiale attivo positivo e del materiale attivo negativo rispettivamente su fogli di alluminio e rame, e di combinazione con agenti conduttivi e leganti per formare la lamina dell'elettrodo. I solventi vengono quindi rimossi mediante essiccazione in forno, in modo che la sostanza solida si leghi al substrato per formare la bobina della lamina dell'elettrodo positivo e negativo.
Rivestimento del catodo e dell'anodo
Materiali catodici: Esistono tre tipi di materiali: struttura laminata, struttura a spinello e struttura a olivina, corrispondenti rispettivamente ai materiali ternari (e al cobaltato di litio), manganato di litio (LiMn2O4) e fosfato di ferro e litio (LiFePO4).
Materiali anodici: attualmente, i materiali anodici utilizzati nelle batterie agli ioni di litio commerciali includono principalmente materiali al carbonio e materiali non al carbonio. Tra questi, i materiali al carbonio includono l'anodo in grafite, attualmente il più utilizzato, e l'anodo in carbonio disordinato, carbonio duro, carbonio morbido, ecc.; i materiali non al carbonio includono l'anodo a base di silicio, il titanato di litio (LTO) e così via.
In quanto elemento fondamentale del processo di front-end, la qualità di esecuzione del processo di rivestimento influisce profondamente sulla coerenza, sulla sicurezza e sul ciclo di vita della batteria finita.
Calandratura
L'elettrodo rivestito viene ulteriormente compattato mediante rullo, in modo che il principio attivo e il collettore siano a stretto contatto tra loro, riducendo la distanza di movimento degli elettroni, diminuendo lo spessore dell'elettrodo e aumentando la capacità di carico. Allo stesso tempo, può ridurre la resistenza interna della batteria, aumentarne la conduttività e migliorare il tasso di utilizzo del volume della batteria, aumentandone così la capacità.
La planarità dell'elettrodo dopo il processo di calandratura influirà direttamente sull'effetto del successivo processo di taglio. Anche l'uniformità del principio attivo dell'elettrodo influirà indirettamente sulle prestazioni della cella.
Taglio
Il taglio longitudinale è il taglio longitudinale continuo di una bobina di elettrodi larga in fette strette della larghezza desiderata. Durante il taglio, l'elettrodo subisce un'azione di taglio e si rompe. La planarità del bordo dopo il taglio (assenza di bave e flessioni) è la chiave per valutare le prestazioni.
Il processo di produzione dell'elettrodo prevede la saldatura della linguetta, l'applicazione di carta adesiva protettiva, l'avvolgimento della linguetta e il taglio laser della linguetta per il successivo processo di avvolgimento. La fustellatura consiste nel stampare e modellare l'elettrodo rivestito per il processo successivo.
A causa degli elevati requisiti di sicurezza delle batterie agli ioni di litio, la precisione, la stabilità e l'automazione delle apparecchiature sono molto richieste nel processo di produzione delle batterie al litio.
In qualità di leader nelle apparecchiature di misurazione degli elettrodi al litio, Dacheng Precision ha lanciato una serie di prodotti per la misurazione degli elettrodi nel processo di front-end della produzione di batterie al litio, come il misuratore di densità areale a raggi X/β, il misuratore di spessore e densità areale CDM, il misuratore di spessore laser e così via.
- Misuratore di densità areale Super X-Ray
È adattabile alla misurazione di rivestimenti di larghezza superiore a 1600 mm, supporta la scansione ad altissima velocità e rileva caratteristiche dettagliate come aree assottigliate, graffi e bordi ceramici. Può essere utile nei rivestimenti a circuito chiuso.
- Misuratore di densità areale a raggi X/β
Viene utilizzato nel processo di rivestimento degli elettrodi delle batterie e nel processo di rivestimento ceramico del separatore per condurre test online della densità areale dell'oggetto misurato.
- Misuratore di spessore e densità areale CDM
Può essere applicato al processo di rivestimento: rilevamento online di caratteristiche dettagliate degli elettrodi, come rivestimento mancante, carenza di materiale, graffi, contorni di spessore di aree di assottigliamento, rilevamento dello spessore AT9, ecc.;
- Sistema di misurazione del tracciamento sincrono multi-frame
Viene utilizzato per il processo di rivestimento del catodo e dell'anodo delle batterie al litio. Utilizza più frame di scansione per eseguire misurazioni di tracciamento sincrono sugli elettrodi. Il sistema di misurazione a tracciamento sincrono a cinque frame è in grado di ispezionare il film umido, la quantità netta di rivestimento e l'elettrodo.
- Misuratore di spessore laser
Viene utilizzato per rilevare l'elettrodo nel processo di rivestimento o di calandratura delle batterie al litio.
- Misuratore di spessore e dimensioni fuori linea
Viene utilizzato per rilevare lo spessore e la dimensione degli elettrodi nel processo di rivestimento o di calandratura delle batterie al litio, migliorandone l'efficienza e la coerenza.
Data di pubblicazione: 31-08-2023
