תהליך ייצור ונקודות בקרה של סוללות ליתיום גליליות
סוללות ליתיום גליליות מורכבות בעיקר מחומרי אלקטרודה חיוביים, חומרי אלקטרודה שליליים, אלקטרוליטים, מפרידים וקונכיות מתכת. עקרון העבודה שלו מבוסס בעיקר על תהליך ההגירה וההחדרה/חילוץ של יוני ליתיום בין האלקטרודות החיוביות והשליליות. באמצעות נדידת יוני ליתיום באלקטרוליט בין האלקטרודות החיוביות והשליליות, מושגים אגירה ושחרור של אנרגיה חשמלית.
תהליכי ייצור עיקריים
1)&שים לב;מרכיבים ועִרבּוּב: מערבבים את חומר האלקטרודה החיובית, חומר האלקטרודה השלילי, החומר המוליך והקלסר בפרופורציה מסוימת ליצירת תמיסה. בשלב זה, יש צורך לשלוט בקפדנות על גודל החלקיקים, תכולת הלחות ואחידות הערבוב של חומרי הגלם כדי להבטיח את הביצועים והיציבות של הסוללה.
מרכיבים עיקריים: קתודה תחמוצת ליתיום מנגן LiFePO4 וחומר פעיל אלקטרודה שלילית ליתיום תחמוצת קובלט (LiCo02) גרפיט טרינרי, וכן אלקטרוליט (PVDFCMCSBR) וחומר מוליך (SPKS-6), נייר מפריד וכו'.
אביזרים נלווים: רדיד אלומיניום, רדיד נחושת, פס אלומיניום, פס ניקל, אטם בידוד, דבק עצירה ירוק, מעטפת, שרוול חיית מחמד וכו'.
2)&שים לב;ציפוי: יש למרוח את התרחיץ המעורב באופן שווה על רדיד המתכת, ולאחר הייבוש, ליצור סרט אלקטרודה חיובי ושלילי. השליטה בתהליך הציפוי חיונית לעקביות של האלקטרודות וביצועי הסוללה, ויש לשים לב לפרמטרים כגון עובי הציפוי, אחידות ומהירות הציפוי.
3)&שים לב;גִלגוּלושסע: גלגול ושסע של רדיד המתכת המצופה לקבלת לוחות אלקטרודות בגודל מוגדר. בשלב זה, יש צורך להבטיח את השטיחות והעובי של לוחות האלקטרודות כדי למנוע כתמים ואבק.
4)&שים לב;מִתפַּתֵלוהזרקת נוזלים: גלגלו את יריעת האלקטרודה לצורה גלילית, ואז הזרקו אלקטרוליט ואטמו אותו. תהליך זה מצריך בקרה קפדנית על נפח ההזרקה כדי להבטיח פיזור שווה של האלקטרוליט, תוך מניעת קצרים פנימיים ודליפה חיצונית.
5)&שים לב;אריזה והיווצרות: הכנס את תא הסוללה המוזרק לתוך מעטפת מתכת לצורך אריזה וטיפול בהיווצרות. תהליך היווצרות מפעיל את הסוללה באמצעות טעינה ופריקה, ומעניק לה ביצועים חשמליים. בעת האריזה, יש צורך להבטיח איטום כדי למנוע מהסביבה החיצונית להשפיע על פנים הסוללה.
6)&שים לב;בדיקהוהרכבת מוצר מוגמר: בדיקות ביצועים שונות נערכים על הסוללה, ותאי הסוללה שעברו סדרה של בדיקות ביצועים, כגון מתח, התנגדות פנימית, קיבולת וכו', נארזים כמוצרים מוסמכים. חומרי אריזה צריכים להיות בעלי בידוד טוב, עמידות במים ועמידות בפני פגיעות. ודא שהוא עומד במפרט, ותאי סוללה מוסמכים יורכבו למוצרים מוגמרים העונים על צרכי הלקוח.
נקודות מפתח של בקרת תהליך הייצור
1)כדי להבטיח את הביצועים והבטיחות של סוללות ליתיום גליליות, יש ליישם בקרת איכות קפדנית עבור חומרים שונים במהלך תהליך הייצור. ספקים צריכים להיות בעלי אישורי מערכת ניהול איכות תואמים כדי להבטיח איכות יציבה ואמינה של חומרי הגלם. במקביל, בדוק את החומרים הנכנסים כדי למנוע כניסת חומרים לא כשירים לתהליך הייצור.
נקודות בקרה: יחס, דרגת ואקום, זמן ערבוב, תכולת מוצק, צמיגות תרחיץ, עדינות תרחיץ, טמפרטורת תפוחים. השלכות: כמו קיבולת נמוכה הנגרמת מפרופורציה לא נכונה, איכות ירודה של מקטבים, זמן ערבוב לא מספיק וכתוצאה מכך ערבוב לא אחיד וכו'.
2)תחזוקת ציוד וכיול
ציוד ייצור הוא אחד הגורמים המרכזיים להבטחת האיכות של סוללות ליתיום גליליות. תחזקו ותחזקו באופן קבוע את הציוד כדי להבטיח את פעולתו הרגילה. כייל ציוד מפתח כדי להבטיח שהדיוק שלו עומד בדרישות התהליך והימנע מבעיות באיכות המוצר הנגרמות על ידי שגיאות בציוד. עבור ציוד בתהליכי ייצור מתמשכים, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת ליציבותו ולאמינותו כדי למנוע הפרעות בייצור הנגרמות כתוצאה מתקלות בציוד.
3)בקרה סביבתית
סביבת הייצור של סוללות ליתיום גליליות דורשת דרישות מחמירות, במיוחד אינדיקטורים כמו ניקיון, טמפרטורה ולחות. כדי להבטיח איכות המוצר, יש להקים ולתחזק סביבת ייצור טובה. פקח באופן קבוע על הסביבה כדי להבטיח עמידה בדרישות התהליך. תחזוקה שוטפת וכיול של ציוד בקרת סביבה נחוצים גם כדי להבטיח את יציבות סביבת הייצור.
לחות משפיעה מאוד על הביצועים של סוללות ליתיום-יון. לכל אורך תהליך הייצור חשוב לסלק רטיבות עד כמה שניתן לפני איטום תאי המצבר. שיטות לחיסול לחות: שליטה על הטמפרטורה והלחות הסביבתית; שליטה על מהירות שיעורי הבית ומהירות מעבר רצף; אפיית עמודים, אפיית תאי סוללה; מטרת השליטה בלחות היא מכיוון שחומר האלקטרודה החיובית מבוסס על שמן והאלקטרוליט רגיש מאוד למים. התגובה מייצרת כמות גדולה של גז, מה שמגביר את הלחץ הפנימי של הסוללה, גורם לשבירת המכסה, ואף מהווה סכנת פיצוץ!
4)בקרת פרמטרים של תהליך
תהליך הייצור של סוללות ליתיום גליליות כולל פרמטרים מרובים, כגון טמפרטורה, לחץ, זמן, קצב זרימת חומרים וכו'. פרמטרי הציפוי כוללים משקל ציפוי, גודל ציפוי, מראה ציפוי וכו'. התנודות של פרמטרים אלו עשויות להשפיע על איכות המוצר. לכן, יש ליישם בקרת פרמטרים קפדנית של תהליך כדי להבטיח את העקביות והיציבות של איכות המוצר. עבור פרמטרים מרכזיים של תהליך, יש ליישם ניטור והקלטה מקוונים כדי לזהות ולפתור בעיות פוטנציאליות באופן מיידי. בנוסף, יש לבצע אופטימיזציה של פרמטרי תהליך בהתאם למפרטי המוצר ודרישות הביצועים כדי לשפר את יעילות הייצור ואיכות המוצר.
5)בדיקת איכות ועקיבות
יש ליישם מערכת בדיקת איכות קפדנית בתהליך הייצור של סוללות ליתיום גליליות כדי להבטיח שהמוצרים עומדים בתקנים הרלוונטיים ובדרישות הלקוח. פריטי הבדיקה צריכים לכסות היבטים כמו מראה, גודל, ביצועים וכו', ויש לסווג ולעבד מוצרים שאינם תואמים. במקביל, הקמת מערכת מעקב מוצר מקיפה, תיעוד ומעקב אחר כל חוליה בתהליך הייצור באמצעות זיהוי ייחודי, על מנת לאתר בעיות במהירות ולנקוט באמצעי תיקון.
