le blog À propos Explication du processus de fabrication des cellules Lithium-ion en poche

Imaginez un avenir où les véhicules électriques, les smartphones et les systèmes de stockage d'énergie à grande échelle reposent tous sur des batteries lithium-ion haute performance, sûres et fiables. Parmi les différents formats de batteries, les cellules en poche (pouch cells) attirent une attention considérable en raison de leur haute densité énergétique et de leur flexibilité de conception. Mais comment ces cellules en poche sont-elles fabriquées ? Quels équipements essentiels sont impliqués dans leur production ? Cet article fournit un aperçu approfondi du processus de fabrication des cellules en poche, ainsi que des conseils pratiques pour la sélection des équipements.

La production de cellules en poche lithium-ion peut être divisée en quatre étapes principales : la préparation des électrodes, l'assemblage des cellules, la formation et le scellage de la poche, et les tests des batteries. Chaque étape nécessite des équipements précis et un contrôle strict des processus pour garantir la qualité et les performances.

Les électrodes servent de "cœur" des batteries lithium-ion, déterminant des paramètres de performance critiques tels que la capacité et la densité énergétique. Le processus de préparation des électrodes ressemble à la création d'un "sandwich" de précision, où les matériaux actifs sont uniformément enduits sur des feuilles métalliques (collecteurs de courant).

• Calcination : Les matériaux actifs des électrodes positives et négatives subissent un traitement à haute température dans des fours de frittage pour améliorer la cristallinité et les performances électrochimiques. Les matériaux de cathode courants comprennent les oxydes métalliques de lithium comme le phosphate de fer lithié (LiFePO4), le nickel manganèse cobalt (NMC) ou l'oxyde de cobalt lithié (LCO). Le graphite sert généralement de matériau d'anode.
• Broyage : Des équipements de broyage spécialisés réduisent les matériaux calcinés en particules de taille micrométrique, où la taille et l'uniformité des particules ont un impact significatif sur la stabilité de la suspension et la qualité du revêtement.

• Mélange : Les matériaux actifs, les additifs conducteurs et les liants sont combinés avec des solvants dans des mélangeurs sous vide pour créer des suspensions homogènes. Les additifs conducteurs courants comprennent le noir de carbone et les nanotubes de carbone, tandis que les liants utilisent généralement du PVDF ou du SBR.
• Agitation : Des mélangeurs spécialisés assurent une dispersion complète de tous les composants, avec un contrôle strict du temps, de la vitesse et de la température de mélange.

• Équipement de revêtement : Des applicateurs de précision appliquent la suspension uniformément sur des collecteurs de courant en feuille d'aluminium (cathode) ou de cuivre (anode). L'épaisseur, l'uniformité et la consistance du revêtement affectent directement les performances des électrodes. Les méthodes de revêtement courantes comprennent la racle, la filière à fente et la pulvérisation.

• Systèmes de séchage : Les électrodes enduites passent dans des fours ou des systèmes de chauffage pour éliminer les solvants, avec une température et une durée strictement contrôlées pour éviter la dégradation des matériaux.

• Presses de calandrage : Des rouleaux à haute pression compressent les électrodes séchées pour améliorer la densité et la résistance mécanique, améliorant ainsi les performances électrochimiques grâce à un meilleur contact des matériaux.

• Choisissez des mélangeurs à vide poussé et à haut rendement pour l'uniformité de la suspension
• Sélectionnez des applicateurs de précision en fonction des exigences du produit
• Optez pour des presses de calandrage avec un contrôle précis de la pression et des rouleaux lisses

L'assemblage des cellules implique l'empilement ou l'enroulement des électrodes positives, des électrodes négatives et des séparateurs pour former la structure de base de la batterie. La méthode d'assemblage a un impact significatif sur la résistance interne et la durée de vie.

• Découpe : Les fendeuses d'électrodes coupent les électrodes aux dimensions requises avec des marges pour les languettes.
• Empilement : Les empileurs automatisés alternent les électrodes positives, les séparateurs et les électrodes négatives avec un alignement précis.
• Soudure : Les soudeuses à ultrasons joignent les languettes des électrodes pour créer des collecteurs de courant.
• Tests de court-circuit : Des testeurs spécialisés identifient les courts-circuits internes potentiels.
• Séchage : Les fours à vide éliminent l'humidité résiduelle.

• Fendage : Des fendeuses de précision coupent les feuilles d'électrodes aux largeurs requises.
• Enroulement : Les enrouleurs automatisés enroulent des sandwiches électrode-séparateur avec une tension contrôlée.
• Soudure et tests : Des processus similaires à la méthode d'empilement suivent.

• Choisissez des machines d'empilement ou d'enroulement stables et de haute précision
• Sélectionnez des soudeuses à ultrasons avec des paramètres réglables
• Optez pour des fours à vide avec un contrôle précis de la température

Cette étape consiste à enrober la cellule dans un film stratifié en aluminium et à la sceller pour former une batterie complète, la qualité du scellage affectant directement la sécurité et la durée de vie.

1. Formation de la poche : Des presses spécialisées créent des cavités et des poches de gaz dans les films stratifiés.
2. Scellage thermique : Des scelleuses de précision lient les couches stratifiées sous température/pression contrôlées.
3. Remplissage d'électrolyte : Des systèmes automatisés injectent de l'électrolyte dans des environnements contrôlés.
4. Scellage sous vide : L'équipement élimine l'air interne avant le scellage final.
5. Formation : Des chargeurs spécialisés activent les matériaux des cellules.
6. Élimination des poches de gaz : Le scellage final complète le processus.

• Sélectionnez des machines de formage de poche de haute précision
• Choisissez des scelleuses thermiques avec une répartition uniforme de la pression
• Optez pour des systèmes de remplissage d'électrolyte de précision
• Sélectionnez des machines de scellage sous vide poussé
• Choisissez des équipements de formation multicanaux

Des tests complets évaluent la capacité, la résistance interne, la durée de vie et la conformité aux normes de sécurité.

• Tests de performance : Des testeurs multicanaux évaluent la capacité et les caractéristiques de charge/décharge.
• Résistance interne : Des analyseurs d'impédance de précision mesurent la résistance des cellules.
• Tests de sécurité : Les évaluations comprennent les tests de surcharge, de court-circuit et de contrainte mécanique.

• Choisissez des testeurs multicanaux de haute précision
• Sélectionnez des analyseurs d'impédance à large fréquence

La fabrication de cellules en poche lithium-ion représente un défi d'ingénierie complexe et de précision, nécessitant des équipements de pointe et un contrôle rigoureux des processus. Ce guide a détaillé le flux de travail de fabrication tout en fournissant des conseils pratiques pour la sélection des équipements afin de soutenir la production de cellules en poche de haute qualité. Une sélection appropriée des équipements reste fondamentale pour obtenir des performances et une fiabilité optimales des batteries.