Dengan perkembangan yang pesatbaterai lithiumDalam industri, skenario aplikasi baterai lithium terus berkembang dan menjadi perangkat energi yang sangat diperlukan dalam kehidupan dan pekerjaan manusia. Ketika berbicara tentang proses produksi baterai lithium kustom, proses produksi baterai lithium terutama meliputi bahan baku, pelapisan, pembentukan lembaran, persiapan, penggulungan, pengelupasan, penggulungan, pemanggangan, injeksi cairan, pengelasan, dll. Berikut ini memperkenalkan poin-poin penting dari proses produksi baterai lithium. Bahan baku elektroda positif Elektroda positif baterai lithium terdiri dari bahan aktif, agen konduktif, perekat, dll. Pertama, bahan baku dikonfirmasi dan dipanggang. Secara umum, agen konduktif perlu dipanggang pada suhu ≈120℃ selama 8 jam, dan perekat PVDF perlu dipanggang pada suhu ≈80℃ selama 8 jam. Apakah bahan aktif (LFP, NCM, dll.) memerlukan pemanggangan dan pengeringan tergantung pada kondisi bahan baku. Saat ini, bengkel baterai lithium umum membutuhkan suhu ≤40℃ dan kelembaban ≤25%RH. Setelah pengeringan selesai, lem PVDF (pelarut PVDF, larutan NMP) perlu disiapkan terlebih dahulu. Kualitas lem PVDF sangat penting untuk resistansi internal dan kinerja listrik baterai. Faktor-faktor yang memengaruhi aplikasi lem meliputi suhu dan kecepatan pengadukan. Semakin tinggi suhu, semakin menguning lem akan memengaruhi daya rekatnya. Jika kecepatan pengadukan terlalu cepat, lem dapat mudah rusak. Kecepatan putaran spesifik bergantung pada ukuran cakram dispersi. Secara umum, kecepatan linier cakram dispersi adalah 10-15 m/s (tergantung pada peralatan). Pada saat ini, tangki pencampur perlu dihidupkan air sirkulasinya, dan suhunya harus ≤30°C.

Tambahkan bubur katoda secara bertahap. Pada tahap ini, Anda perlu memperhatikan urutan penambahan bahan. Pertama, tambahkan bahan aktif dan zat konduktif, aduk perlahan, lalu tambahkan lem. Waktu dan rasio penambahan juga harus diterapkan secara ketat sesuai dengan proses produksi baterai lithium. Kedua, kecepatan putaran dan laju putaran peralatan harus dikontrol secara ketat. Secara umum, kecepatan linier dispersi harus di atas 17 m/s. Ini tergantung pada kinerja perangkat. Berbagai produsen sangat bervariasi. Kontrol juga vakum dan suhu pencampuran. Pada tahap ini, ukuran partikel dan viskositas bubur perlu dideteksi secara teratur. Ukuran partikel dan viskositas sangat berkaitan dengan kandungan padat, sifat material, urutan penambahan, dan proses pembuatan baterai lithium. Pada tahap ini, proses konvensional membutuhkan suhu ≤30℃, kelembaban ≤25%RH, dan tingkat vakum ≤-0,085mpa. Pindahkan bubur ke tangki transfer atau bengkel pengecatan. Setelah bubur dipindahkan, perlu disaring. Tujuannya adalah untuk menyaring partikel besar, mengendapkan, dan menghilangkan zat feromagnetik dan zat lainnya. Partikel besar akan memengaruhi lapisan dan dapat menyebabkan pelepasan daya sendiri yang berlebihan pada baterai atau risiko korsleting; terlalu banyak material feromagnetik dalam bubur dapat menyebabkan pelepasan daya sendiri yang berlebihan pada baterai dan cacat lainnya. Persyaratan proses produksi baterai lithium ini adalah: suhu ≤ 40°C, kelembaban ≤ 25% RH, ukuran mesh saringan ≤ 100 mesh, dan ukuran partikel ≤ 15um.

Elektroda negatifBahan-bahan Elektroda negatif baterai lithium terdiri dari bahan aktif, zat konduktif, pengikat, dan pendispersi. Pertama, pastikan bahan baku. Sistem anoda tradisional adalah proses pencampuran berbasis air (pelarutnya adalah air deionisasi), sehingga tidak ada persyaratan pengeringan khusus untuk bahan baku. Proses produksi baterai lithium membutuhkan konduktivitas air deionisasi ≤1us/cm. Persyaratan bengkel: suhu ≤40℃, kelembaban ≤25%RH. Siapkan lem. Setelah bahan baku ditentukan, lem (terdiri dari CMC dan air) harus disiapkan terlebih dahulu. Pada tahap ini, tuangkan grafit C dan zat konduktif ke dalam mixer untuk pencampuran kering. Disarankan untuk tidak menggunakan vakum atau menyalakan air sirkulasi, karena partikel akan tertekan, tergesek, dan dipanaskan selama pencampuran kering. Kecepatan putaran rendah 15~20rpm, siklus pengikisan dan penggilingan 2-3 kali, dan waktu interval ≈15 menit. Tuang lem ke dalam mixer dan mulai vakum (≤-0,09mpa). Tekan karet dengan kecepatan rendah 15~20 rpm sebanyak 2 kali, kemudian sesuaikan kecepatan (kecepatan rendah 35 rpm, kecepatan tinggi 1200~1500 rpm), dan jalankan selama sekitar 15-60 menit sesuai dengan proses basah masing-masing produsen. Terakhir, tuang SBR ke dalam blender. Pengadukan dengan kecepatan rendah disarankan karena SBR adalah polimer rantai panjang. Jika kecepatan putaran terlalu cepat dalam waktu lama, rantai molekul akan mudah putus dan kehilangan aktivitasnya. Disarankan untuk mengaduk dengan kecepatan rendah 35-40 rpm dan kecepatan tinggi 1200-1800 rpm selama 10-20 menit. Uji viskositas (2000~4000 mPa.s), ukuran partikel (≤35um), kadar padatan (40-70%), derajat vakum, dan ukuran mesh (≤100 mesh). Nilai proses spesifik akan bervariasi tergantung pada sifat fisik material dan proses pencampuran. Bengkel membutuhkan suhu ≤30℃ dan kelembaban ≤25%RH. Pelapisan katoda Proses pembuatan baterai lithium mengacu pada ekstrusi atau penyemprotan bubur katoda pada permukaan AB dari kolektor arus aluminium, dengan kepadatan permukaan tunggal ≈20~40 mg/cm2 (tipe baterai lithium ternary). Suhu tungku umumnya di atas 4 hingga 8 knot, dan suhu pemanggangan setiap bagian disesuaikan antara 95°C dan 120°C sesuai kebutuhan aktual untuk menghindari retakan melintang dan tetesan pelarut selama pemanggangan. Rasio kecepatan rol pelapis transfer adalah 1,1-1,2, dan posisi celah diperkecil 20-30um untuk menghindari pemadatan berlebihan pada posisi label karena ekor selama siklus baterai, yang dapat menyebabkan pengendapan lithium. Kelembaban lapisan ≤2000-3000ppm (tergantung pada material dan proses). Suhu elektroda positif di bengkel adalah ≤30℃ dan kelembaban ≤25%. Diagram skematiknya adalah sebagai berikut: Diagram skematik pita pelapis

Itumanufaktur baterai lithiumproseslapisan elektroda negatifProses ini mengacu pada ekstrusi atau penyemprotan bubur elektroda negatif pada permukaan AB dari kolektor arus tembaga. Kepadatan permukaan tunggal ≈ 10~15 mg/cm2. Suhu tungku pelapis umumnya memiliki 4-8 bagian (atau lebih), dan suhu pemanggangan setiap bagian adalah 80℃~105℃. Suhu ini dapat disesuaikan sesuai kebutuhan aktual untuk menghindari retak akibat pemanggangan dan retak melintang. Rasio kecepatan rol transfer adalah 1,2-1,3, celah diperkecil 10-15um, konsentrasi cat ≤3000ppm, suhu elektroda negatif di bengkel ≤30℃, dan kelembaban ≤25%. Setelah lapisan positif pelat positif mengering, drum perlu disejajarkan dalam waktu proses. Rol digunakan untuk memadatkan lembaran elektroda (massa pelapisan per satuan volume). Saat ini, ada dua metode pengepresan elektroda positif dalam proses pembuatan baterai lithium: pengepresan panas dan pengepresan dingin. Dibandingkan dengan pengepresan dingin, pengepresan panas memiliki pemadatan yang lebih tinggi dan tingkat pantulan yang lebih rendah. Namun, proses pengepresan dingin relatif sederhana dan mudah dioperasikan serta dikendalikan. Peralatan utama rol adalah untuk mencapai nilai proses berikut: kepadatan pemadatan, tingkat pantulan, dan perpanjangan. Pada saat yang sama, perlu diperhatikan bahwa serpihan rapuh, gumpalan keras, material yang jatuh, tepi bergelombang, dll. tidak diperbolehkan pada permukaan potongan batang, dan retakan tidak diperbolehkan di celah-celah. Pada saat ini, suhu lingkungan bengkel: ≤23℃, kelembaban: ≤25%. Kepadatan sebenarnya dari material konvensional saat ini:

Pemadatan yang umum digunakan:

Tingkat pantulan: pantulan umum 2-3 μm

Perpanjangan: Lembaran elektroda positif umumnya ≈1,002

Setelah gulungan elektroda positif selesai, langkah selanjutnya adalah membagi seluruh potongan elektroda menjadi potongan-potongan kecil dengan lebar yang sama (sesuai dengan tinggi baterai). Saat memotong, perhatikan gerigi pada potongan kutub. Perlu dilakukan pemeriksaan menyeluruh terhadap gerigi pada potongan kutub dalam arah X dan Y dengan bantuan peralatan dua dimensi. Panjang gerigi memanjang Y≤1/2 ketebalan diafragma H. ​​Suhu lingkungan bengkel harus ≤23℃, dan titik embun harus ≤-30℃. Proses pembuatan lembaran elektroda negatif untuk baterai lithium sama dengan elektroda positif, tetapi desain prosesnya berbeda. Suhu lingkungan bengkel harus ≤23℃ dan kelembapan harus ≤25%. Kepadatan sebenarnya dari bahan elektroda negatif umum:

Pemadatan elektroda negatif yang umum digunakan: Tingkat pantulan: Pantulan umum 4-8um Perpanjangan: Pelat positif umumnya ≈ 1,002 Proses produksi pengupasan elektroda positif baterai lithium mirip dengan proses pengupasan elektroda positif, dan keduanya perlu mengontrol gerigi pada arah X dan Y. Suhu lingkungan bengkel harus ≤23℃, dan titik embun harus ≤-30℃. Setelah pelat positif siap untuk dikupas, pelat positif perlu dikeringkan (120°C), kemudian lembaran aluminium dilas dan dikemas. Selama proses ini, panjang tab dan lebar cetakan perlu dipertimbangkan. Mengambil desain **650 (seperti baterai 18650) sebagai contoh, desain dengan tab yang terbuka terutama untuk mempertimbangkan kerja sama yang wajar dari tab katoda selama pengelasan tutup dan alur rol. Jika tab kutub terbuka terlalu lama, korsleting dapat dengan mudah terjadi antara tab kutub dan cangkang baja selama proses penggulungan. Jika lug terlalu pendek, tutupnya tidak dapat disolder. Saat ini, ada dua jenis kepala pengelasan ultrasonik: linier dan berbentuk titik. Proses domestik sebagian besar menggunakan kepala pengelasan linier karena pertimbangan arus berlebih dan kekuatan pengelasan. Selain itu, lem suhu tinggi digunakan untuk menutupi tab solder, terutama untuk menghindari risiko korsleting yang disebabkan oleh gerigi logam dan serpihan logam. Suhu lingkungan bengkel harus ≤23℃, titik embun harus ≤-30℃, dan kadar air katoda harus ≤500-1000ppm.

Persiapan Pelat NegatifPelat negatif perlu dikeringkan (105-110°C), kemudian lembaran nikel dilas dan dikemas. Panjang tab solder dan lebar pembentukan juga perlu dipertimbangkan. Suhu lingkungan bengkel harus ≤23℃, titik embun harus ≤-30℃, dan kadar air elektroda negatif harus ≤500-1000ppm. Penggulungan dilakukan dengan menggulung pemisah, lembaran elektroda positif, dan lembaran elektroda negatif menjadi inti besi melalui mesin penggulung. Prinsipnya adalah membungkus elektroda positif dengan elektroda negatif, lalu memisahkan elektroda positif dan negatif melalui pemisah. Karena elektroda negatif pada sistem tradisional adalah elektroda kontrol desain baterai, desain kapasitasnya lebih tinggi daripada elektroda positif, sehingga selama pengisian pembentukan, Li+ dari elektroda positif dapat disimpan di "kekosongan" elektroda negatif. Perhatian khusus perlu diberikan pada tegangan penggulungan dan susunan kutub saat penggulungan. Tegangan lilitan yang terlalu kecil akan memengaruhi resistansi internal dan tingkat pemasangan housing. Tegangan yang berlebihan dapat menyebabkan risiko korsleting atau kerusakan. Penyelarasan mengacu pada posisi relatif elektroda negatif, elektroda positif, dan separator. Lebar elektroda negatif adalah 59,5 mm, elektroda positif adalah 58 mm, dan separator adalah 61 mm. Ketiganya diselaraskan selama pemutaran untuk menghindari risiko korsleting. Tegangan lilitan umumnya antara 0,08-0,15 MPa untuk kutub positif, 0,08-0,15 MPa untuk kutub negatif, 0,08-0,15 MPa untuk diafragma atas, dan 0,08-0,15 MPa untuk diafragma bawah. Penyesuaian spesifik bergantung pada peralatan dan proses. Suhu lingkungan bengkel ini ≤23℃, titik embun ≤-30℃, dan kadar air ≤500-1000 ppm.

Sebelum inti baterai yang sudah dilapisi dipasang ke dalam casing, diperlukan uji Hi-Pot 200~500V (untuk menguji apakah baterai tegangan tinggi mengalami korsleting), dan juga diperlukan penyedotan debu untuk mengontrol debu lebih lanjut sebelum dipasang di dalam casing. Tiga titik kontrol utama baterai lithium adalah kelembapan, gerigi, dan debu. Setelah proses sebelumnya selesai, masukkan gasket bawah ke bagian bawah inti baterai, tekuk lembaran elektroda positif sehingga permukaannya menghadap lubang pin lilitan inti baterai, dan akhirnya masukkan secara vertikal ke dalam cangkang baja atau cangkang aluminium. Mengambil tipe 18650 sebagai contoh, diameter luar ≈ 18mm + tinggi ≈ 71,5mm. Ketika luas penampang inti yang dililit lebih kecil daripada luas penampang bagian dalam casing baja, tingkat pemasukan casing baja sekitar 97% hingga 98,5%. Karena nilai pantulan kutub dan tingkat penetrasi cairan selama injeksi selanjutnya harus dipertimbangkan. Proses yang sama seperti pemasangan lapisan dasar permukaan mencakup pemasangan lapisan dasar atas. Suhu lingkungan bengkel harus ≤23℃, dan titik embun harus ≤-40℃.

BergulirMenyisipkan pin solder (biasanya terbuat dari tembaga atau paduan) ke tengah inti solder. Pin las yang umum digunakan berukuran Φ2,5*1,6mm, dan kekuatan las elektroda negatif harus ≥12N agar memenuhi syarat. Jika terlalu rendah, akan mudah menyebabkan penyolderan virtual dan resistansi internal yang berlebihan. Jika terlalu tinggi, mudah untuk mengelas lapisan nikel pada permukaan cangkang baja, mengakibatkan sambungan solder, yang menyebabkan bahaya tersembunyi seperti karat dan kebocoran. Pemahaman sederhana dari alur gulir adalah untuk menahan inti baterai yang dililit pada casing tanpa goyang. Dalam proses pembuatan baterai lithium ini, perhatian khusus harus diberikan pada kesesuaian kecepatan ekstrusi melintang dan kecepatan penekanan memanjang untuk menghindari pemotongan casing pada kecepatan melintang yang terlalu tinggi, dan lapisan nikel pada lekukan akan terlepas jika kecepatan memanjang terlalu cepat atau tinggi lekukan akan terpengaruh dan penyegelan akan terpengaruh. Perlu diperiksa apakah nilai proses untuk kedalaman alur, perpanjangan, dan tinggi alur sesuai dengan standar (dengan perhitungan praktis dan teoritis). Ukuran hob yang umum adalah 1,0, 1,2 dan 1,5 mm. Setelah alur penggulungan selesai, seluruh mesin perlu divakum lagi untuk menghindari serpihan logam. Tingkat vakum harus ≤-0,065Mpa, dan waktu vakum harus 1~2 detik. Persyaratan suhu lingkungan bengkel ini adalah ≤23℃, dan titik embun ≤-40℃. Setelah lembaran baterai silindris digulung dan diberi alur, proses produksi baterai lithium selanjutnya sangat penting: pemanggangan. Selama produksi sel baterai, sejumlah kelembapan masuk. Jika kelembapan tidak dapat dikontrol dalam kisaran standar tepat waktu, kinerja dan keamanan baterai akan sangat terpengaruh. Umumnya, oven vakum otomatis digunakan untuk pemanggangan. Susun sel yang akan dipanggang dengan rapi, masukkan desikan ke dalam oven, atur parameter, dan naikkan suhu hingga 85°C (mengambil baterai lithium besi fosfat sebagai contoh). Berikut adalah standar pemanggangan untuk beberapa spesifikasi sel baterai yang berbeda:

Injeksi CairanProses pembuatan baterai lithium melibatkan pengujian kelembaban pada sel baterai yang telah dipanggang. Hanya setelah mencapai standar pemanggangan sebelumnya, Anda dapat melanjutkan ke langkah berikutnya: menyuntikkan elektrolit. Segera masukkan baterai yang telah dipanggang ke dalam kotak sarung tangan vakum, timbang dan catat beratnya, letakkan di atas cangkir injeksi, dan tambahkan berat elektrolit yang telah dirancang ke dalam cangkir (biasanya dilakukan pengujian baterai yang direndam cairan: letakkan baterai di tengah cangkir). Masukkan inti baterai ke dalam elektrolit, rendam selama beberapa waktu, uji kapasitas penyerapan cairan maksimum baterai (biasanya isi cairan sesuai dengan volume percobaan), masukkan ke dalam kotak vakum untuk divakumkan (derajat vakum ≤ -0,09Mpa), dan percepat penetrasi elektrolit ke dalam elektroda. Setelah beberapa siklus, keluarkan potongan baterai dan timbang. Hitung apakah volume injeksi memenuhi nilai desain. Jika kurang, perlu ditambahkan. Jika terlalu banyak, cukup tuangkan kelebihannya hingga memenuhi persyaratan desain. Lingkungan dalam kotak sarung tangan memerlukan suhu ≤23℃ dan titik embun ≤-45℃.

PengelasanSelama proses pembuatan baterai lithium ini, penutup baterai harus diletakkan di dalam kotak sarung tangan terlebih dahulu, dan penutup baterai harus dipasang pada cetakan bawah mesin las ultrasonik dengan satu tangan, dan inti baterai harus dipegang dengan tangan lainnya. Sejajarkan terminal positif sel baterai dengan terminal penutup. Setelah memastikan bahwa terminal positif sejajar dengan terminal penutup, injak mesin las ultrasonik. Kemudian injak sakelar kaki mesin las. Setelah itu, unit baterai harus diperiksa secara menyeluruh untuk memeriksa efek pengelasan tab solder.

Perhatikan apakah tab solder sudah sejajar.

Tarik perlahan bagian solder untuk memeriksa apakah longgar.

Baterai yang penutup baterainya tidak terlas dengan kuat perlu dilas ulang.