ייצור סוללות ליתיום - תהליך חזיתי

מבוא: ידע בסיסי בסוללת ליתיום

1.&שים לב;מבנה בסיסי של סוללת ליתיום

חומרים עיקריים: אלקטרודה חיובית, אלקטרודה שלילית, אלקטרוליט, דיאפרגמה

מבנה: עגול, מרובע; למינציה, מתפתלת

צורה: פולימר (אריזה גמישה), יון ליתיום נוזלי (מעטפת פלדה)

2.&שים לב;כיצד פועלות סוללות ליתיום

חומר חיובי: LiMn2O4, חומר שלילי: גרפיט

במהלך הטעינה, ה-לי+ באלקטרודה החיובית וה-לי+ באלקטרוליט מתכנסים אל האלקטרודה השלילית כדי לקבל אלקטרונים, המופחתים ל-לי המוטבעים בחומר הפחמן של האלקטרודה השלילית. במהלך הפריקה, ה-לי המוטבע בחומר הפחמן השלילי מאבד אלקטרונים ונכנס לאלקטרוליט, וה-לי+ באלקטרוליט עובר אל האלקטרודה החיובית.

3.&שים לב;עיקרון הרכב סוללת ליתיום

מבנה אלקטרודה חיובי:

LiMn2O4(ליתיום מנגנט)+ חומר מוליך (אצטילן שחור)+ דבק (PVDF)+ אספן נוזלים (רדיד אלומיניום) אלקטרודה חיובית

מבנה אלקטרודה שלילית:

גרפיט + חומר מוליך (אצטילן שחור)+ דבק (PVDF)+ אספן נוזלים (רדיד נחושת) אלקטרודה שלילית

4.&שים לב;תהליך טעינה

ספק הכוח טוען את הסוללה, בזמן זה האלקטרון e על האלקטרודה החיובית עובר אל האלקטרודה השלילית דרך המעגל החיצוני, והליתיום יון החיובי לי+"קפיצות"לתוך האלקטרוליט מהאלקטרודה החיובית,"מטפס"דרך החור הקטן המעוגל על ​​הסרעפת, ו"שוחה"לאלקטרודה השלילית, והאלקטרונים שדרסו זה מכבר משולבים.

התגובה על האלקטרודה החיובית היא LiMn2O4 ==Li1-xMn2O4+Xli++Xe(אלקטרון).

התגובה על האלקטרודה השלילית היא 6C+XLi+Xe==LixC6

5.&שים לב;תהליך שחרור

הסוללה מתרוקנת, בזמן זה האלקטרון e על האלקטרודה השלילית עובר אל האלקטרודה החיובית דרך המעגל החיצוני, והליתיום יון החיובי לי+"קפיצות"לתוך האלקטרוליט מהאלקטרודה השלילית,"מטפס"דרך החור הקטן המעוגל על ​​הסרעפת,"שוחה"לאלקטרודה החיובית, ומתחבר עם האלקטרונים שדרסו מזמן.

התגובה על האלקטרודה החיובית היא Li1-xMn2O4+xli++xe(אלקטרון) ==LiMn2O4

התגובה המתרחשת על האלקטרודה השלילית היא LixC6 == 6C+xLi+xe

6.&שים לב;זרימת תהליך סוללת ליתיום יון:

חלק קדמי: ערבוב, ציפוי, גלגול, חיתוך למות

חלק אמצע: סלילה, הרכבה, הזרקה

אחרי קטע: היווצרות, מחיצה, מודול

חלק קדמי

מטרת הייצור של התהליכים הקודמים והאחרים היא להשלים את ייצורם של חלקי מוט (חיוביים ושליליים). התהליך העיקרי של השלב הראשון הוא: ערבוב, ציפוי, גלגול, חיתוך, ייצור, חיתוך למות, הציוד המעורב כולל בעיקר: מערבל, מכונת ציפוי, מכבש גליל, מכונת חיתוך, מכונת ייצור, מכונת חיתוך למות וכו'.

1.Mixing

ערבוב תפוחים (ציוד בשימוש:מערבל ואקום) הוא לערבב חומרי סוללה במצב מוצק חיובי ושלילי באופן שווה ולהוסיף ממס כדי לערבב למסך. ערבוב תפוחים הוא נקודת ההתחלה של התהליך הקודם, והוא הבסיס להשלמת תהליכי הציפוי והגלגול הבאים.

1.1 אצווה חיובית

האלקטרודה החיובית מורכבת מחומר פעיל, חומר מוליך ומקשר.

1.2מרכיב אלקטרודה שלילי (ערבול)

האלקטרודה השלילית מורכבת מחומר פעיל, חומר מוליך, דבק ומפזר.

2.ציפוי

ציפוי (ציוד בשימוש:מכונת ציפוי) הוא תהליך של ציפוי אחיד של התרחיץ המוקש על נייר כסף מתכת וייבושו כדי לייצר אלקטרודות חיוביות ושליליות. כחוליית הליבה של התהליך הקודם, איכות הביצוע של תהליך הציפוי משפיעה עמוקות על העקביות, הבטיחות ותוחלת החיים של הסוללה המוגמרת. לכן, מכונת הציפוי היא הציוד היקר ביותר בתהליך הקודם.

עקרון מכונת ציפוי סחיטה

כיצד לשלוט באחידות של ציפוי סוללת ליתיום?

ישנם גורמים רבים המשפיעים על אחידות הציפוי, כולל אדם, מכונה, חומר, שיטה וסביבה. עם זאת, הגורמים הבסיסיים הם מספר תנאים הקשורים ישירות לתהליך הציפוי: מצע ציפוי, דבק, רולר ציפוי פלדה/גומי ומכונה מרוכבת.

1) מצע ציפוי: כולל בעיקר חומר, מאפייני משטח, עובי ואחידות.

2) דבק: מתייחס בעיקר לצמיגות העבודה שלו, הזיקה וההדבקה שלו לפני השטח של המצע.

3) רולר פלדה לציפוי: זה לא רק המוביל הישיר של הדבק, אלא גם רף התמיכה לציפוי מצע ורולר גומי, ולכן הוא הליבה של מנגנון הציפוי כולו. אחידות הציפוי מושפעת מצורתו וסובלנות המיקום שלו, קשיחות, איכות איזון דינמי וסטטי, איכות פני השטח, אחידות הטמפרטורה ותנאי דפורמציה תרמיים.

4) רולר ציפוי: רולר הגומי מתייחס למשתנה חשוב של איכות הציפוי, והחומר שלו (כגון תוחלת החיים של שכבת הדבק), קשיות, סבילות מיקום, קשיחות, איכות איזון דינמי וסטטי, איכות פני השטח ועיוות תרמי. מצב גם להשפיע על אחידות הציפוי.

5) מכונה מרוכבת: זוהי הפלטפורמה הבסיסית לציפוי, הכוללת לא רק את הדיוק והרגישות של מנגנון הלחיצה של רולר פלדה ומנגנון לחיצת גליל גומי, אלא גם את עיצוב מהירות הפעולה הגבוהה ביותר ואת היציבות הכללית של המכונה.

3.&שים לב;שסע מתגלגל(הפקה)

כבישת רולר (ציוד בשימוש:מכבש רולר) היא לדחוס עוד יותר את האלקטרודה המצופה, ובכך להגדיל את צפיפות האנרגיה של הסוללה. השטיחות של האלקטרודה המגולגלת משפיעה ישירות על אפקט העיבוד של תהליך החריכה הבא, והאחידות של החומר הפעיל של האלקטרודה משפיעה בעקיפין גם על הביצועים של תא הסוללה.

פיצול (ציוד בשימוש:מכונת חיתוך) הוא תהליך של חיתוך מתמשך של סליל רחב יותר של חלקים קוטביים למספר חתיכות צרות ברוחב הרצוי. כשל השבר של המקטב במהלך החיתוך נובע מפעולת גזירה, והחלקות של הקצה לאחר החיתוך (ללא כתמים או פיתולים) היא המפתח להערכת הביצועים של מכונת החיתוך.

3.1&שים לב;ייצור אלקטרודות חיובי

לאחר ייבוש ציפוי האלקטרודה החיובית, יש ליישר את הגלילים תוך זמן התהליך. הרולר משמש לדחיסת הצלחת הקוטבית, ויש כיום שני תהליכים: כבישה חמה וכבישה קרה. לדחיסה בכבישה חמה יש קצב ריבאונד גבוה יותר בהשוואה לכבישה קרה; אבל תהליך הכבישה הקרה הוא פשוט יחסית וקל לתפעול ולשליטה. הציוד העיקרי של הרולר מותאם לערכי התהליך הבאים: צפיפות דחיסה, קצב ריבאונד והתארכות. יחד עם זאת, חשוב לציין כי פני השטח של המקטב צריכים להיות נקיים משבבים, בלוקים קשים, אובדן חומר, קצוות גליים ואסור לשבור פערים.

3.2&שים לב;ייצור אלקטרודות שליליות

ייצור האלקטרודה השלילית מופעל בדומה לאלקטרודה החיובית, אך תכנון התהליך שונה.