As baterias de íons de lítio têm uma ampla gama de aplicações. De acordo com a classificação das áreas de aplicação, elas podem ser divididas em baterias para armazenamento de energia, baterias de energia e baterias para eletrônicos de consumo.
- Bateria para armazenamento de energia abrange armazenamento de energia de comunicação, armazenamento de energia elétrica, sistemas de energia distribuída, etc.;
- Baterias elétricas são usadas principalmente na área de energia, atendendo mercados que incluem veículos de nova energia, empilhadeiras elétricas, etc.;
- Baterias para eletrônicos de consumo abrangem o setor de consumo e industrial, incluindo medição inteligente, segurança inteligente, transporte inteligente, Internet das Coisas, etc.
A bateria de íons de lítio é um sistema complexo, composto principalmente de ânodo, cátodo, eletrólito, separador, coletor de corrente, ligante, agente condutor e assim por diante, envolvendo reações que incluem reação eletroquímica de ânodo e cátodo, condução de íons de lítio e condução eletrônica, bem como difusão de calor.
O processo de produção de baterias de lítio é relativamente longo, envolvendo mais de 50 processos.
As baterias de lítio podem ser divididas em baterias cilíndricas, baterias de invólucro quadrado de alumínio, baterias de bolsa e baterias de lâmina, de acordo com o seu formato. Existem algumas diferenças no processo de produção, mas, em geral, o processo de fabricação de baterias de lítio pode ser dividido em processo inicial (fabricação de eletrodos), processo intermediário (síntese de células) e processo final (formação e encapsulamento).
O processo inicial de fabricação de baterias de lítio será apresentado neste artigo.
O objetivo da produção do processo front-end é concluir a fabricação do eletrodo (ânodo e cátodo). Seus principais processos incluem: mistura/slurrying, revestimento, calandragem, corte longitudinal e corte e vinco.
Mistura/Aglutinação
A mistura/slurrying consiste em misturar uniformemente os materiais sólidos da bateria, incluindo o ânodo e o cátodo, e, em seguida, adicionar solvente para formar a pasta. A mistura da pasta é o ponto inicial da linha de produção e o prelúdio para a conclusão dos processos subsequentes de revestimento, calandragem e outros.
A pasta de bateria de lítio é dividida em pasta de eletrodo positivo e pasta de eletrodo negativo. Adicione substâncias ativas, carbono condutor, espessante, aglutinante, aditivo, solvente, etc. ao misturador em proporções adequadas. Ao misturar, obtenha uma dispersão uniforme da pasta de suspensão sólido-líquido para o revestimento.
A mistura de alta qualidade é a base para a conclusão de alta qualidade do processo subsequente, o que afetará direta ou indiretamente o desempenho de segurança e o desempenho eletroquímico da bateria.
Revestimento
O revestimento é o processo de revestir o material ativo positivo e o material ativo negativo em folhas de alumínio e cobre, respectivamente, e combiná-los com agentes condutores e ligantes para formar a lâmina do eletrodo. Os solventes são então removidos por secagem em estufa, de modo que a substância sólida se ligue ao substrato e forme a bobina da lâmina do eletrodo positivo e negativo.
Revestimento de cátodo e ânodo
Materiais catódicos: Existem três tipos de materiais: estrutura laminada, estrutura espinélio e estrutura olivina, correspondendo aos materiais ternários (e cobaltato de lítio), manganato de lítio (LiMn2O4) e fosfato de ferro-lítio (LiFePO4), respectivamente.
Materiais do ânodo: Atualmente, os materiais do ânodo utilizados em baterias comerciais de íons de lítio incluem principalmente materiais de carbono e materiais sem carbono. Entre eles, os materiais de carbono incluem o ânodo de grafite, que é o mais utilizado atualmente, e ânodos de carbono desordenados, carbono duro, carbono macio, etc.; os materiais sem carbono incluem ânodos à base de silício, titanato de lítio (LTO), etc.
Como elo central do processo front-end, a qualidade de execução do processo de revestimento afeta profundamente a consistência, a segurança e o ciclo de vida da bateria finalizada.
Calandragem
O eletrodo revestido é compactado ainda mais por rolo, de modo que a substância ativa e o coletor fiquem em contato próximo, reduzindo a distância de movimento dos elétrons, diminuindo a espessura do eletrodo e aumentando a capacidade de carga. Ao mesmo tempo, pode-se reduzir a resistência interna da bateria, aumentar a condutividade e melhorar a taxa de utilização do volume da bateria, aumentando assim sua capacidade.
A planura do eletrodo após o processo de calandragem afetará diretamente o efeito do processo de corte subsequente. A uniformidade da substância ativa do eletrodo também afetará indiretamente o desempenho da célula.
Corte
O corte longitudinal é o corte contínuo de uma bobina de eletrodo larga em fatias estreitas com a largura necessária. No corte, o eletrodo sofre ação de cisalhamento e se rompe. A planura da borda após o corte (sem rebarbas e flexão) é fundamental para avaliar o desempenho.
O processo de fabricação do eletrodo inclui a soldagem da aba do eletrodo, a aplicação de papel adesivo protetor, o envelopamento da aba do eletrodo e o uso de laser para cortá-la, para o processo de enrolamento subsequente. O corte e vinco consiste em estampar e moldar o eletrodo revestido para o processo subsequente.
Devido aos altos requisitos de desempenho de segurança das baterias de íons de lítio, a precisão, estabilidade e automação dos equipamentos são altamente exigidas no processo de fabricação de baterias de lítio.
Como líder em equipamentos de medição de eletrodos de lítio, a Dacheng Precision lançou uma série de produtos para medição de eletrodos no processo inicial de fabricação de baterias de lítio, como medidor de densidade areal de raios X/β, medidor de densidade areal e de espessura CDM, medidor de espessura a laser e assim por diante.
- Medidor de densidade areal Super X-Ray
Adaptável à medição de revestimentos com mais de 1600 mm de largura, suporta escaneamento ultrarrápido e detecta características detalhadas, como áreas de afinamento, arranhões e bordas de cerâmica. Pode auxiliar no revestimento em circuito fechado.
- Medidor de densidade areal de raios X/β
Ele é usado no processo de revestimento de eletrodos de bateria e no processo de revestimento cerâmico do separador para conduzir testes on-line da densidade de área do objeto medido.
- Medidor de espessura e densidade areal CDM
Pode ser aplicado ao processo de revestimento: detecção on-line de características detalhadas de eletrodos, como revestimento ausente, escassez de material, arranhões, contornos de espessura de áreas de afinamento, detecção de espessura AT9, etc.;
- Sistema de medição de rastreamento síncrono multiquadro
É utilizado no processo de revestimento de cátodo e ânodo de baterias de lítio. Utiliza múltiplos quadros de varredura para realizar medições de rastreamento síncrono nos eletrodos. O sistema de medição de rastreamento síncrono de cinco quadros é capaz de inspecionar o filme úmido, a quantidade líquida de revestimento e o eletrodo.
- Medidor de espessura a laser
É usado para detectar o eletrodo no processo de revestimento ou calandragem de baterias de lítio.
- Medidor de espessura e dimensão off-line
É usado para detectar a espessura e a dimensão dos eletrodos no processo de revestimento ou calandragem de baterias de lítio, o que melhora a eficiência e a consistência.
Data de publicação: 31 de agosto de 2023
