Como mencionamos anteriormente, um processo típico de fabricação de baterias de íons de lítio pode ser dividido em três etapas: o processo inicial (fabricação do eletrodo), o processo intermediário (síntese da célula) e o processo final (formação e encapsulamento). Apresentamos anteriormente o processo inicial, e este artigo se concentrará no processo intermediário.
O processo intermediário da fabricação de baterias de lítio é a seção de montagem, e seu objetivo de produção é concluir a fabricação das células. Especificamente, o processo intermediário consiste em montar os eletrodos (positivos e negativos) produzidos no processo anterior com o separador e o eletrólito de forma ordenada.
Devido às diferentes estruturas de armazenamento de energia de diferentes tipos de baterias de lítio, incluindo bateria de invólucro de alumínio prismático, bateria cilíndrica e bateria de bolsa, bateria de lâmina, etc., há diferenças óbvias em seu processo técnico no processo intermediário.
O processo intermediário da bateria de invólucro de alumínio prismático e da bateria cilíndrica é o enrolamento, a injeção de eletrólito e o empacotamento.
O processo intermediário da bateria de bolsa e da bateria de lâmina é o empilhamento, a injeção de eletrólito e a embalagem.
A principal diferença entre os dois é o processo de enrolamento e o processo de empilhamento.
Enrolamento
O processo de enrolamento da célula consiste em enrolar o cátodo, o ânodo e o separador juntos através de uma máquina de enrolamento, e os cátodos e ânodos adjacentes são separados por um separador. Na direção longitudinal da célula, o separador sobrepõe-se ao ânodo, e o ânodo sobrepõe-se ao cátodo, evitando curto-circuitos causados pelo contato entre o cátodo e o ânodo. Após o enrolamento, a célula é fixada com fita adesiva para evitar que se desfaça. Em seguida, a célula segue para o próximo processo.
Nesse processo, é importante garantir que não haja contato físico entre os eletrodos positivo e negativo e que o eletrodo negativo possa cobrir completamente o eletrodo positivo nas direções horizontal e vertical.
Devido às características do processo de enrolamento, ele só pode ser usado para fabricar baterias de lítio com formato regular.
Empilhamento
Em contraste, o processo de empilhamento empilha os eletrodos positivos e negativos e o separador para formar uma célula de empilhamento, que pode ser usada para fabricar baterias de lítio de formatos regulares ou anormais. Apresenta um maior grau de flexibilidade.
O empilhamento é geralmente um processo no qual os eletrodos positivos e negativos e o separador são empilhados camada por camada na ordem eletrodo positivo-separador-eletrodo negativo para formar uma célula de pilha com o coletor de correntecomo as abas. Os métodos de empilhamento variam do empilhamento direto, no qual o separador é cortado, à dobra em Z, na qual o separador não é cortado e é empilhado em forma de Z.
No processo de empilhamento, não há fenômeno de flexão da mesma folha de eletrodo e não há problema de "canto C" no processo de enrolamento. Portanto, o espaço do canto na carcaça interna pode ser totalmente aproveitado, e a capacidade por unidade de volume é maior. Comparadas às baterias de lítio produzidas pelo processo de enrolamento, as baterias de lítio produzidas pelo processo de empilhamento apresentam vantagens óbvias em densidade energética, segurança e desempenho de descarga.
O processo de enrolamento possui um histórico de desenvolvimento relativamente longo, processo maduro, baixo custo e alto rendimento. No entanto, com o desenvolvimento de veículos de nova energia, o processo de empilhamento tornou-se uma estrela em ascensão, com alto volume de utilização, estrutura estável, baixa resistência interna, longa vida útil e outras vantagens.
Seja o processo de enrolamento ou empilhamento, ambos apresentam vantagens e desvantagens óbvias. A bateria empilhada requer vários cortes do eletrodo, resultando em uma seção transversal maior que a estrutura do enrolamento, aumentando o risco de rebarbas. Quanto ao enrolamento da bateria, seus cantos desperdiçam espaço, e a tensão e a deformação irregulares do enrolamento podem causar deshomogeneidade.
Portanto, o teste de raio X subsequente se torna extremamente importante.
Teste de raio-X
O enrolamento finalizado e a bateria de pilha devem ser testados para verificar se sua estrutura interna está em conformidade com o processo de produção, como o alinhamento das células de pilha ou enrolamento, a estrutura interna das abas e a saliência dos eletrodos positivos e negativos, etc., para controlar a qualidade dos produtos e evitar o fluxo de células não qualificadas nos processos subsequentes;
Para testes de raios X, a Dacheng Precision lançou uma série de equipamentos de inspeção de imagens de raios X:
Máquina de inspeção de bateria de TC off-line de raio-X
Máquina de inspeção de baterias por tomografia computadorizada (TC) offline por raio-X: imagens 3D. Através da vista em corte, a projeção da direção do comprimento e da largura da célula pode ser detectada diretamente. Os resultados da detecção não serão afetados pelo chanfro ou curvatura do eletrodo, pela aba ou pela borda cerâmica do cátodo.
Máquina de inspeção de enrolamento de bateria em linha por raio-X
Máquina de inspeção de enrolamento de baterias por raio-X em linha: Este equipamento é acoplado à linha transportadora a montante para realizar a coleta automática das células da bateria. As células da bateria serão colocadas no equipamento para testes de ciclo interno. As células NG serão coletadas automaticamente. No máximo 65 camadas de anéis internos e externos são inspecionadas completamente.
Máquina de inspeção de baterias cilíndricas em linha por raio-X
O equipamento emite raios X através de uma fonte de raios X e penetra na bateria. As imagens de raios X são recebidas e as fotos são tiradas pelo sistema de geração de imagens. Ele processa as imagens por meio de software e algoritmos desenvolvidos internamente, medindo e determinando automaticamente se os produtos são bons e identificando os ruins. As partes frontal e traseira do dispositivo podem ser conectadas à linha de produção.
Máquina de inspeção de baterias de pilha em linha por raio-X
O equipamento é conectado à linha de transmissão a montante. Ele pode coletar células automaticamente e colocá-las no equipamento para detecção em loop interno. Ele pode classificar automaticamente as células NG, e as células OK são automaticamente colocadas na linha de transmissão e no equipamento a jusante para obter uma detecção totalmente automática.
Máquina de inspeção digital de baterias em linha por raio-X
O equipamento é conectado à linha de transmissão a montante. Ele pode receber células automaticamente ou realizar o carregamento manual e, em seguida, inseri-las no equipamento para detecção em loop interno. Ele pode classificar automaticamente a bateria NG, e a bateria removida é inserida automaticamente na linha de transmissão ou placa e enviada ao equipamento a jusante para obter uma detecção totalmente automática.
Horário da publicação: 13 de setembro de 2023
