Blog circa Processo di fabbricazione delle celle a sacchetto agli ioni di litio spiegato

Immaginate un futuro in cui veicoli elettrici, smartphone e sistemi di accumulo di energia su larga scala si basano tutti su batterie agli ioni di litio ad alte prestazioni, sicure e affidabili.le celle a sacchetto stanno guadagnando una notevole attenzione a causa della loro elevata densità energetica e della loro flessibilità di progettazioneMa come vengono fabbricate queste cellule sacchetti?Questo articolo fornisce uno sguardo approfondito sul processo di produzione delle celle di sacchetto insieme a una guida pratica per la selezione delle attrezzature.

La produzione di celle a sacchetto agli ioni di litio può essere suddivisa in quattro fasi primarie: preparazione dell'elettrodo, assemblaggio delle celle, formazione e sigillamento delle sacchette e collaudo della batteria.Ogni fase richiede attrezzature precise e un controllo rigoroso del processo per garantire qualità e prestazioni.

Gli elettrodi fungono da "cuore" delle batterie agli ioni di litio, determinando parametri critici di prestazione come capacità e densità energetica.Il processo di preparazione dell'elettrodo assomiglia alla creazione di un "sandwich" di precisione," in cui i materiali attivi sono uniformemente rivestiti su fogli metallici (collettori di corrente).

• Calcinazione:I materiali attivi degli elettrodi positivi e negativi sono sottoposti a trattamento ad alta temperatura nei forni di sinterizzazione per migliorare la cristallinità e le prestazioni elettrochimiche.I materiali catodici comuni includono ossidi metallici di litio come il fosfato di ferro di litio (LiFePO4), cobalto di nichel manganese (NMC) o ossido di cobalto di litio (LCO).
• Fresatura:Le macchine specializzate riducono i materiali calcinati a particelle di dimensioni micron, in cui la dimensione e l'uniformità delle particelle influenzano significativamente la stabilità dello slurry e la qualità del rivestimento.

• Miscelazione:I materiali attivi, gli additivi conduttivi e i leganti sono combinati con solventi in miscelatori a vuoto per creare liquami omogenei.mentre i leganti utilizzano tipicamente PVDF o SBR.
• Agitazione:I miscelatori specializzati assicurano la completa dispersione di tutti i componenti, con un controllo rigoroso del tempo di miscelazione, della velocità e della temperatura.

• Attrezzature per il rivestimento:I rivestimenti di precisione applicano lo slurry uniformemente sui raccoglitori di corrente in foglio di alluminio (cathode) o in foglio di rame (anodo).I metodi di rivestimento più comuni includono la lama medica, matrice di slot, e rivestimento a spruzzo.

• Sistemi di asciugatura:Gli elettrodi rivestiti passano attraverso forni o sistemi di riscaldamento per rimuovere i solventi, con temperatura e durata strettamente controllate per prevenire il degrado del materiale.

• Macchine di calandratura:I rulli ad alta pressione comprimono gli elettrodi essiccati per aumentare la densità e la resistenza meccanica, migliorando le prestazioni elettrochimiche attraverso un migliore contatto con il materiale.

• Scegliere miscelatori ad alto vuoto e ad alta efficienza per l'uniformità dello slurry
• Selezionare i rivestimenti di precisione in base ai requisiti del prodotto
• Scegliere macchine di calandratura con controllo della pressione preciso e rulli lisci

L'assemblaggio delle celle consiste nell'impilazione o nell'avvolgimento di elettrodi positivi, elettrodi negativi e separatori per formare la struttura centrale della batteria.Il metodo di montaggio ha un impatto significativo sulla resistenza interna e sulla durata del ciclo.

• Taglio:I tagliaelettrodi tagliano gli elettrodi alle dimensioni richieste con le quote di tab.
• Impilazione:Gli impilatori automatici alternano elettrodi positivi, separatori ed elettrodi negativi con allineamento preciso.
• Saldatura:I saldatori ad ultrasuoni si uniscono alle schede degli elettrodi per creare collettori di corrente.
• Prova di cortocircuito:I tester specializzati identificano potenziali cortocircuiti interni.
• Asciugatura:I forni a vuoto eliminano l'umidità residua.

• Taglio:I tagliatori di precisione tagliano i fogli di elettrodi alle larghezze richieste.
• Sviluppo:Avvolgitori automatici che avvolgono i panini separatori di elettrodi con tensione controllata.
• Saldatura e prova:Seguono processi simili al metodo di impilazione.

• Scegliere macchine di accumulo o avvolgimento di alta precisione e stabile
• Selezionare saldatori ad ultrasuoni con parametri regolabili
• Opta per forni a vuoto con regolazione precisa della temperatura

Questa fase prevede l'involucro della cella in una pellicola di laminato di alluminio e la sigillatura per formare una batteria completa, con la qualità della sigillatura che influenza direttamente la sicurezza e la durata.

1. Formazione di sacchetti:Presse specializzate creano cavità e sacche di gas nelle pellicole laminate.
2. Sigillamento termico:I sigillanti di precisione legano gli strati di strato sotto temperatura/pressione controllata.
3. Riempimento di elettroliti:I sistemi automatizzati iniettano elettroliti in ambienti controllati.
4. Sigillazione a vuoto:L'apparecchiatura rimuove l'aria interna prima della sigillatura finale.
5. Formazione:Caricabatterie specializzate attivano il materiale delle cellule.
6. Rimozione della tasca del gas:Il sigillamento finale completa il processo.

• Selezionare macchine per la formazione di sacchetti ad alta precisione
• Scegliere sigilli termici con distribuzione della pressione uniforme
• Optare per sistemi di riempimento di elettroliti di precisione
• Selezionare macchine di sigillamento ad alto vuoto
• Scegliere le apparecchiature di formazione multicanale

I test completi valutano la capacità, la resistenza interna, la durata del ciclo e la conformità alla sicurezza.

• Controllo delle prestazioni:I tester multicanale valutano la capacità e le caratteristiche di carica/scarica.
• Resistenza interna:Gli analizzatori di impedenza di precisione misurano la resistenza della cella.
• Prova di sicurezza:Le valutazioni includono sovraccarico, cortocircuito e test di abuso meccanico.

• Scegliere tester multicanale ad alta precisione
• Selezionare gli analizzatori di impedenza ad ampia frequenza

La produzione di celle a sacchetto agli ioni di litio rappresenta una sfida ingegneristica complessa e di precisione che richiede attrezzature avanzate e un rigoroso controllo dei processi.Questa guida ha dettagliato il flusso di lavoro di fabbricazione fornendo consigli pratici per la selezione delle attrezzature per supportare la produzione di celle di sacchetto di alta qualitàLa corretta selezione dell'attrezzatura rimane fondamentale per ottenere prestazioni e affidabilità ottimali delle batterie.