Proces výroby batérií pri dzommatickej bunke: komplexný sprievodca

Zavedenie

Prizmatické batérie hliníka sa stali čoraz obľúbenejšími v elektrických vozidlách (EV) a systémoch na uchovávanie energie (ESS) kvôli ich vysokej objemovej účinnosti, mechanickej robustnosti a ľahkej modulárnej montáži. V porovnaní s valcovými bunkami a vreckovými bunkami ponúkajú hranolové bunky rovnováhu medzi hustotou energie, tepelným výkonom a mechanickou pevnosťou. Tento článok načrtáva úplný výrobný proces, od surovín po konečné zostavené batérie.

Katódový materiál

Bežné katódové materiály zahŕňajú:

Fosforečnan litium (LFP)

Nickel mangánový kobaltový oxid (NMC)

Oxid hliníka kobaltu lítium (NCA)

Tieto materiály sú syntetizované prostredníctvom reakcií v tuhom stave pri vysokých teplotách (zvyčajne 700-900), aby sa dosiahla vysoká kryštalinita.

Anódové materiály

Anóda sa zvyčajne vyrába z:

Grafit (umelý alebo prírodný)

Kompozit kremíka (pre vysoko energetické bunky)

Suroviny sa spracúvajú, aby sa dosiahla optimalizovaná veľkosť častíc, plocha povrchu a hustota kohútika.

Elektrolyt

Elektrolyt je zvyčajnelítiová soľ(Lipf6) rozpustená v zmesi organických rozpúšťadiel, ako je napríkladEC (etylénkarbonát), DMC (dimetyl uhličitan)a prísady na zvýšenie stability a výkonu.

Odlučovač

Prizmatické bunky typicky používajú viacvrstvové separátory polypropylénu (PP) alebo polyetylénu (PE) s hrúbkou od hrúbky od12 μm až 20 μm, zabezpečenie mechanickej pevnosti a tepelnej stability.

Kal

Katóda: aktívny materiál + vodivé činidlo (čierny) + spojivo (PVDF) zmiešané s NMP rozpúšťadlom.

Anóda: grafit + vodivé činidlo + spojivo (CMC + SBR) zmiešané s deionizovanou vodou.

Zariadenie na miešanie kal:Mixér s vysokým rozprašovačom, planétový mixér.

Poťahovanie

Pripravená kaša je rovnomerne potiahnutá na kovové fólie:

Katóda: Potiahnuté na hliníkovej fólii.

Anóda: Potiahnuté na medi.

Metóda poťahovania:Náteralebočiarka.

Sušenie

Potiahnuté fólie sú sušenénepretržité sušenie rúry, odstraňovanie rozpúšťadiel (NMP alebo voda) pri presne kontrolovaných teplotách.

Sušenie katódy: 120-140 Stupeň

Sušenie anódy: 80-120 Stupeň

Ukladanie

Obe elektródy prechádzajú cez pár presných valcov, aby sa stlačil náter a zabezpečil:

Rovnomerná hrúbka.

Vyššia hustota elektród.

Lepší kontakt medzi aktívnym materiálom a súčasným kolektorom.

Ciele hustoty kalendára:

Cathode: 2. 8-3. 5 g/cm³

Anóda: 1. 4-1. 8 g/cm³

Rozrezanie

Po kalendácii sú elektródyštrbinado úzkych prúžkov, čo zodpovedá dizajnu buniek.

Zváranie

Karty aktuálneho kolektora (hliník pre katódu, meď pre anódu) sú privarené k elektródam.

Stohovanie

Prizmatické bunky zvyčajne používajúZALIDENIEalebostohovanie laminácie, kde katódia, oddeľovač a anóda sú striedavo naskladané do kompaktnej sendvičovej štruktúry.

Vloženie prípadu

Zostava naskladanej elektród je vložená do vopred vytvorenéhohliník, vyrobené zzliatina hliníka (zvyčajne 3003 alebo 1060).

Injekcia elektrolytu

Elektrolyt sa vstrekuje do prípadu vo vákuu, aby sa zabezpečilo úplné zvlhčenie všetkých vnútorných povrchov.

Presnosť plnenia elektrolytov: ± 0. 5G na bunku.

Predzbranovanie

Po výplne elektrolytu je bunkavopred utesnenýdočasne chrániť vnútorné prostredie počas procesu formovania.

Bunky podliehajú počiatočnému procesu náboja a výboja s názvomformovanie, čo umožňujeSEI (interfáza tuhého elektrolytu)Vrstva, ktorá sa vytvorí na povrchu anódy.

Teplota formácie: 25-45 Stupeň.

Formačný prúd: 0. 05-0. 1c (pomaly, aby ste zaistili rovnomerné sei).

Po vytvorení sa plyn vyrobený počas tvorby SEI odstraňuje prostredníctvom avákuový odplynokproces, zabezpečuje vnútorné bunkyTlak je optimalizovaný.

Hliníkové puzdro je hermeticky zapečatené pomocoulaserové zváraniealeboultrazvukové zváranie, zabezpečenie:

Vynikajúca hermetika.

Mechanická pevnosť.

Niektoré vzory tiež pridávajú abezpečnostný vetónAk chcete uvoľniť tlak, ak sa počas abnormálnej prevádzky vytvára vnútorný plyn.

Každá bunka prechádza komplexným testovaním vrátane:

Test kapacity: Cyklus úplného náboja/výboja.

Vnútorný odpor: Test impedancie AC (zvyčajne pri 1 kHz).

Test úniku: Detekcia úniku hélia.

Napätie otvoreného obvodu (OCV): Monitorovanie samostatneho vypnutia.

Kontrola dimenzie: Zabezpečenie tolerancie veľkosti v rámci špecifikácie.

Testované prizmatické bunky sa kombinujú do modulov pomocou:

Laserové zváraniealeboultrazvukové zváraniepre prípojnice.

IntegráciaSystém správy batérií (BMS)na monitorovanie napätia, teploty a vyváženia.

Integrované sú tiež systémy tepelného riadenia (TMS), zvyčajne používajú:

Chladiace dosky(chladenie tekutiny).

Materiály tepelného rozhrania (TIM)Pre lepší rozptyl tepla.

Prizmatické bunkové batérie kombinujúVysoká bezpečnosť, mechanická pevnosť a flexibilný dizajn, čo ich robí ideálnymi pre náročné aplikácie, ako napríkladelektrické vozidlá a stacionárne skladovanie. Zatiaľ čo výrobný proces zdieľa spoločné rysy s valcovými a vreckovými bunkami, presné manipulácie shliník, výplň elektrolytovaproces tesneniasú kritické faktory ovplyvňujúce výkon a spoľahlivosť.