Liitiumaku tootmise esiotsa protsess

Liitiumioonakudel on lai valik rakendusi. Rakendusvaldkondade klassifikatsiooni kohaselt saab need jagada energia salvestamiseks mõeldud akudeks, toiteakudeks ja tarbeelektroonika akudeks.

• Energia salvestamiseks mõeldud aku hõlmab sideenergia salvestamist, elektrienergia salvestamist, hajutatud energiasüsteeme jne;
• Toiteakusid kasutatakse peamiselt elektrienergia valdkonnas, teenindades turgu, sealhulgas uusi energiasõidukeid, elektrilisi kahveltõstukeid jne.;
• Tarbeelektroonika akud hõlmavad nii tarbija- kui ka tööstusvaldkonda, sealhulgas nutikat mõõtmist, intelligentset turvalisust, intelligentset transporti, asjade internetti jne.

Liitiumioonaku on keeruline süsteem, mis koosneb peamiselt anoodist, katoodist, elektrolüüdist, separaatorist, voolukollektorist, sideainest, juhtivast ainest jne ning hõlmab reaktsioone, sealhulgas anoodi ja katoodi elektrokeemilist reaktsiooni, liitiumioonide juhtivust ja elektrijuhtivust, samuti soojuse difusiooni.

Liitiumakude tootmisprotsess on suhteliselt pikk ja sellesse on kaasatud üle 50 protsessi.

Liitiumakud saab vormi järgi jagada silindrilisteks akudeks, kandilisteks alumiiniumkesta akudeks, kotikujulisteks akudeks ja labadega akudeks. Nende tootmisprotsessis on mõningaid erinevusi, kuid üldiselt saab liitiumakude tootmisprotsessi jagada esiotsa protsessiks (elektroodide tootmine), keskmise etapi protsessiks (elementide süntees) ja järelprotsessiks (vormimine ja pakendamine).

Selles artiklis tutvustatakse liitiumaku tootmise esiotsa protsessi.

Esiotsa tootmise eesmärk on elektroodi (anoodi ja katoodi) tootmine. Selle peamised protsessid hõlmavad järgmist: segamine/suspensiooni moodustamine, katmine, kalandreerimine, lõikamine ja stantsimine.

Lägastamine/segamine

Segamine/suspensioon on anoodi ja katoodi tahkete akumaterjalide ühtlane segamine ning seejärel lahusti lisamine suspensiooni saamiseks. Suspensiooni segamine on tootmisliini alguspunkt ning eelmäng järgnevatele katmis-, kalandreerimis- ja muudele protsessidele.

Liitiumaku suspensioon jaguneb positiivse elektroodi suspensiooniks ja negatiivse elektroodi suspensiooniks. Pange segistisse proportsioonides toimeained, juhtiv süsinik, paksendaja, sideaine, lisaaine, lahusti jne. Segamise teel saate katmiseks mõeldud tahke-vedela suspensiooni ühtlase dispersiooni.

Kvaliteetne segamine on järgneva protsessi kvaliteetse lõpuleviimise alus, mis mõjutab otseselt või kaudselt aku ohutust ja elektrokeemilist jõudlust.

Kate

Katmine on protsess, mille käigus kantakse alumiinium- ja vaskfooliumile positiivne aktiivmaterjal ja negatiivne aktiivmaterjal ning need ühendatakse juhtivate ainete ja sideainega, et moodustada elektroodileht. Seejärel eemaldatakse lahustid ahjus kuivatamise teel, nii et tahke aine seondub aluspinnaga, moodustades positiivse ja negatiivse elektroodilehe mähise.

Katoodi ja anoodi kate

Katoodmaterjalid: Materjale on kolme tüüpi: lamineeritud struktuur, spinellstruktuur ja oliviinstruktuur, mis vastavad vastavalt ternaarsetele materjalidele (ja liitiumkobaltaadile), liitiummanganaadile (LiMn2O4) ja liitiumraudfosfaadile (LiFePO4).

Anoodimaterjalid: Praegu on kaubanduslikes liitiumioonakudes kasutatavate anoodimaterjalide hulgas peamiselt süsinikmaterjalid ja mittesüsinikmaterjalid. Nende hulgas on süsinikmaterjalide hulka kuuluvad grafiitanood, mis on praegu enimkasutatav, ning korrastamata süsinikanood, kõva süsinik, pehme süsinik jne; mittesüsinikmaterjalide hulka kuuluvad ränipõhine anood, liitiumtitanaat (LTO) jne.

Esiotsa protsessi põhilülina mõjutab katmisprotsessi teostuskvaliteet sügavalt valmis aku järjepidevust, ohutust ja elutsüklit.

Kalandreerimine

Kaetud elektroodi tihendatakse rulliga veelgi, nii et toimeaine ja kollektor on üksteisega tihedas kontaktis, vähendades elektronide liikumisulatust, vähendades elektroodi paksust ja suurendades kandevõimet. Samal ajal saab vähendada aku sisetakistust, suurendada juhtivust ja parandada aku mahutavust, suurendades seeläbi aku mahtuvust.

Elektroodi tasasus pärast kalandreerimist mõjutab otseselt järgneva lõikamisprotsessi mõju. Elektroodi toimeaine ühtlus mõjutab kaudselt ka elemendi jõudlust.

Lõikamine

Pikilõikamine on laia elektroodimähise pidev pikisuunaline lõikamine vajaliku laiusega kitsasteks viiludeks. Pikilõikamisel mõjub elektrood nihkejõule ja puruneb. Serva tasasus pärast pikilõikamist (ilma ebatasaste kihtide ja paindeta) on jõudluse hindamise võti.

Elektroodi valmistamise protsess hõlmab elektroodi saki keevitamist, kaitsva kleeppaberi pealekandmist, elektroodi saki mähkimist ja laseriga lõikamist järgnevaks mähkimisprotsessiks. Stantsimine on kaetud elektroodi stantsimine ja vormimine järgnevaks protsessiks.

Liitiumioonakude ohutusnõuete kõrgete tõttu on liitiumakude tootmisprotsessis seadmete täpsus, stabiilsus ja automatiseerimine väga nõutud.

Liitiumelektroodide mõõtmise seadmete liidrina on Dacheng Precision turule toonud rea tooteid elektroodide mõõtmiseks liitiumakude tootmise algprotsessis, näiteks röntgen-/β-kiirguse pindalatiheduse mõõtur, CDM-i paksuse ja pindalatiheduse mõõtur, laserpaksuse mõõtur jne.

• Super X-Ray pindala tihedusmõõtur

See on kohandatav üle 1600 mm laiuse katte mõõtmiseks, toetab ülikiiret skaneerimist ja tuvastab detailseid omadusi, nagu hõrenemised, kriimustused ja keraamilised servad. See aitab suletud ahelaga katmisel.

•  Röntgenikiirguse pindala tiheduse mõõtur

Seda kasutatakse aku elektroodide katmisprotsessis ja separaatori keraamilise katmisprotsessis mõõdetud objekti pindala tiheduse online-testimiseks.

•  CDM paksuse ja pindala tiheduse mõõtur

Seda saab rakendada katmisprotsessis: elektroodide detailsete omaduste, näiteks katmata katte, materjali puuduse, kriimustuste, hõrenevate alade paksuskontuuride, AT9 paksuse tuvastamine jne reaalajas;

•  Mitme kaadri sünkroonne jälgimismõõtesüsteem

Seda kasutatakse liitiumakude katoodi ja anoodi katmisprotsessis. See kasutab elektroodide sünkroonsete jälgimismõõtmiste tegemiseks mitut skaneerimisraami. Viie kaadriga sünkroonne jälgimismõõtesüsteem suudab kontrollida märga kile, netokatte kogust ja elektroodi.

•  Laserpaksuse mõõtur

Seda kasutatakse elektroodi tuvastamiseks liitiumakude katmisprotsessis või kalandreerimisprotsessis.

• Offline paksuse ja mõõtmete mõõtur

Seda kasutatakse elektroodide paksuse ja mõõtmete tuvastamiseks liitiumakude katmisprotsessis või kalandreerimisprotsessis, mis parandab efektiivsust ja järjepidevust.