Liitiumaku tootmisprotsessi täielik käsiraamat

Liitiumaku tootmisprotsessi täielik käsiraamat

Ioonakud on keeruline süsteem, mis sisaldab positiivset elektroodi, negatiivset elektroodi, separaatorit, elektrolüüti, voolukollektorit ja sideainet, juhtivat ainet jne. Kaasatud reaktsioonid hõlmavad positiivsete ja negatiivsete elektroodide elektrokeemilisi reaktsioone, liitiumioonide ja elektronide juhtivust ning soojuse difusiooni. Liitiumakude tootmisprotsess on suhteliselt pikk, hõlmates enam kui 50 protsessi.

Liitiumpatareisid saab nende vormi järgi jagada silindrilisteks, ruudukujulisteks ja pehmeteks akudeks, tootmisprotsessides on teatud erinevusi. Kuid üldiselt võib liitiumaku tootmisprotsessi jagada esiprotsessiks (elektroodide tootmine), keskmiseks protsessiks (rakkude süntees) ja tagumiseks protsessiks (moodustamine ja pakendamine). Liitium-ioonakude kõrgete ohutusnõuete tõttu on liitiumioonseadmete täpsusele, stabiilsusele ja automatiseerituse tasemele akude tootmisprotsessis ülikõrged nõuded.

Liitiumaku seadmed on protsessiseadmed, mis kasutavad tellitud protsesse toorainete, näiteks positiivsete ja negatiivsete elektroodide, separaatorimaterjalide ja elektrolüütide tootmiseks. Liitiumaku varustus mõjutab märkimisväärselt liitiumakude jõudlust ja maksumust ning on üks määravaid tegureid. Erinevate protsessivoogude järgi saab liitiumaku seadmed jagada esiotsa seadmeteks, keskastme seadmeteks ja tagaseadmeteks. Liitiumaku tootmisliinil moodustab esiosa, keskastme ja tagaosa seadmete väärtus ligikaudu 4:3:3.

Eelmise protsessi tootmiseesmärk on viia lõpule (positiivsete ja negatiivsete) elektroodplaatide valmistamine. Eelmise etapi põhiprotsess hõlmab segamist, katmist, rullimist, lõikamist, viilutamist ja stantsimist. Kaasatud seadmed hõlmavad peamiselt: segisti, katmismasinat, rullpressi, lõikamismasinat, viilutamismasinat, stantsimismasinat jne.

Läga segamine (kasutatud varustus: vaakuumsegisti) seisneb positiivsete ja negatiivsete tahkisaku materjalide ühtlaseks segamiseks ja seejärel lahusti lisamiseks, et segada need lägaks. Läga segamine on eelmise protsessi alguspunkt ja alus järgnevate katmis-, valtsimis- ja muude protsesside lõpuleviimiseks.

Katmine (kasutatud varustus: katmismasin) on segatud suspensiooni ühtlane katmine metallfooliumile ja kuivatamine positiivsete ja negatiivsete plaatide saamiseks. Eelmise protsessi põhilülina mõjutab katmisprotsessi teostamise kvaliteet sügavalt valmis aku konsistentsi, ohutust ja eluiga. Seetõttu on katmismasin eelmise protsessi kõige väärtuslikum seade.

Rullpressimine (kasutatud seade: rullpress) on kaetud elektroodi tihendamiseks, suurendades seeläbi aku energiatihedust. Valtsitud elektroodi tasasus mõjutab otseselt järgneva lõikamisprotsessi töötlemisefekti ning elektroodis olevate toimeainete ühtlus mõjutab kaudselt ka akuelemendi jõudlust.

Poolitamine (kasutatud varustus: lõikamismasin) on protsess, mille käigus lõigatakse pidevalt lai pooluste pooli mitmeks kitsaks vajaliku laiusega tükiks. Elektroodiplaadi purunemine lõikamise ajal on põhjustatud nihketegevusest ja lõikejärgse serva siledus (ilma jäsemete ja paindumiseta) on lõikemasina jõudluse hindamise võti.

Tootmine (kasutatud seadmed: tootmismasin) hõlmab lõigatud elektrooditükkide elektroodi kõrvade keevitamist, kaitseteibi paigaldamist, elektroodi kõrvade mähkimist liimiga või laserlõikamist elektroodi kõrvade moodustamiseks, mida saab kasutada järgnevatel mähimisprotsessidel. Survelõikamine (kasutatud seadmed: stantsimismasin) on stantsimine ja kaetud polaarplaatide vormimine järgnevateks protsessideks.

Keskprotsessi tootmiseesmärk on viia lõpule akuelementide tootmine. Erinevat tüüpi liitiumakude keskprotsessi tehnoloogia tegevuskava ja tootmisliini varustus erinevad. Vaheprotsessi põhiolemus on montaažiprotsess, täpsemalt eelmisest protsessist valmistatud (positiivsete ja negatiivsete) elektroodiplaatide korrapärane kokkupanek koos membraani ja elektrolüüdiga. Tulenevalt ruudukujuliste (rull-), silindriliste (rull-) ja painduvate (kihiliste) akude energiasalvestusstruktuuridest on keskprotsessis eri tüüpi liitiumakude tehnoloogia tegevuskavas ja tootmisliinide varustuses ilmsed erinevused. Täpsemalt hõlmavad ruudukujuliste ja silindriliste patareide keskmise etapi peamised protsessid mähist, vedeliku sissepritse ja pakkimist. Kaasatud seadmed hõlmavad peamiselt: kerimismasinat, vedeliku sissepritsemasinat, pakkimisseadmeid (kesta sisestamise masin, soone valtsimismasin, tihendusmasin, keevitusmasin) jne; Pehme aku keskmise etapi põhiprotsess hõlmab lamineerimist, vedeliku sissepritse ja pakkimist ning kaasatud seadmed hõlmavad peamiselt lamineerimismasinat, vedeliku sissepritsemasinat, pakkimisseadmeid jne.

Mähis (kasutatud seade: mähimismasin) on protsess, mille käigus keritakse tootmisprotsessis või mähise stantsimismasinas toodetud elektroodplaate liitiumioonakudeks, mida kasutatakse peamiselt nelinurksete ja ümmarguste liitiumioonakude tootmiseks. Mähismasina võib jagada kahte kategooriasse: ruudukujuline mähismasin ja silindriline kerimismasin, mida kasutatakse vastavalt ruudukujuliste ja silindriliste liitiumakude tootmiseks. Võrreldes silindrilise mähisega, on ruudukujulise mähise protsessil pingekontrolli nõuded kõrgemad, seega on ruutmähise masina tehniline raskus suurem.

Lamineerimine (kasutatud seadmed: lamineerimismasin) on stantsimisprotsessi käigus toodetud üksikute elektroodiplaatide virnastamine liitiumioonakude elementidesse, mida kasutatakse peamiselt pehmepatareide tootmiseks. Võrreldes ruudukujuliste ja silindriliste elementidega on pehmetel elementidel märkimisväärsed eelised energiatiheduse, ohutuse ja tühjenemise osas. Ühe virnastamisülesande täitmine lamineerimismasinaga hõlmab aga mitut alamprotsessi paralleelselt ja keerukate mehhanismide koostööd ning virnastamise tõhususe parandamine nõuab keeruliste dünaamiliste juhtimisprobleemide lahendamist; Mähismasina kiirus on otseselt seotud mähise efektiivsusega ja tõhususe parandamise vahendid on suhteliselt lihtsad. Praegu on lamineeritud rakkude ja haavarakkude vahel tootmise efektiivsuses ja saagises lõhe.

Vedeliku süstimismasinat (kasutatud seadmed: vedeliku sissepritse masin) kasutatakse aku elektrolüüdi kvantitatiivseks süstimiseks rakku.

Rakkude pakendamine (kasutades selliseid seadmeid nagu kesta sisestamise masin, soone valtsimismasin, tihendusmasin, keevitusmasin) hõlmab mähise südamiku asetamist raku kesta.

Protsessi hilisema etapi tootmiseesmärk on viia lõpule ümberkujundamine pakendiks. Keskmise etapi seisuga on liitiumaku elemendi funktsionaalne struktuur välja kujunenud ja viimase etapi tähtsus on selle aktiveerimine, testimine, sorteerimine ja kokkupanek ning turvalise ja stabiilse liitiumaku toote moodustamine. Protsessi hilisema etapi põhiprotsessid on: moodustamine, eraldamine, testimine, sorteerimine jne. Kaasatud seadmed hõlmavad peamiselt: laadimis- ja tühjendusmootoreid, testimisseadmeid jne.

Moodustamine (kasutades laadimis- ja tühjendusmootorit) on akuelemendi aktiveerimise protsess läbi esimese laadimise, mille käigus genereeritakse negatiivse elektroodi pinnale efektiivne passiveerimiskile (SEI film), et saavutada liitiumaku "initsialiseerimine". Jagamisvõimsus (kasutatud seadmed: laadimis- ja tühjendusmootor), mida tuntakse ka kui "analüüsivõimsust", viitab ümberkujundatud akuelemendi laadimis- ja tühjendamise protsessile vastavalt projekteerimisstandarditele, et mõõta akuelemendi mahtuvust. Akuelemendi laadimis- ja tühjendusprotsess läbib moodustamise ja mahtuvuse eraldamise protsessi, seega on laadimis- ja tühjendusmootor kõige sagedamini kasutatav tagumine südamik. Laadimis- ja tühjendusmootori minimaalne tööüksus on "kanal". "Üksus" (BOX) koosneb mitmest "kanalist" ja mitu "üksust" ühendatakse, et moodustada laadimis- ja tühjendusmootor.

Testimine (kasutatud seadmed: testimisseadmed) tuleb läbi viia enne ja pärast laadimist, tühjendamist ja puhkamist; Sorteerimine viitab akude klassifitseerimisele ja valikule, mis on moodustatud ja jaotatud vastavalt tuvastamistulemustele teatud standardite järgi. Tuvastamis- ja sortimisprotsessi tähtsus ei seisne mitte ainult kvalifitseerimata toodete kõrvaldamises, vaid ka seetõttu, et liitiumioonakude praktilistes rakendustes kombineeritakse elemente sageli paralleelselt või järjestikku. Seetõttu võib sarnase jõudlusega elementide valimine aidata saavutada aku optimaalset üldist jõudlust.

Liitiumakude tootmist ei saa liitiumakude tootmisseadmetest eraldada. Lisaks akus endas kasutatavatele materjalidele on tootmisprotsess ja tootmisseadmed olulised tegurid, mis määravad aku jõudluse. Algusaegadel sõltusid Hiina liitiumaku seadmed peamiselt impordist. Pärast mitut aastat kestnud kiiret arengut on Hiina liitiumakuseadmete ettevõtted tehnoloogia, tõhususe, stabiilsuse ja muude aspektide poolest järk-järgult edestanud Jaapani ja Korea seadmetootjaid ning neil on eeliseid kulutasuvuse, müügijärgse hoolduse ja muude aspektide osas. Praegu on moodustatud kodumaiste liitiumakuseadmete ettevõtete klaster ja sellest on saanud Hiina rahvusvahelisele turule sisenevate tipptasemel seadmete visiitkaart. Liitiumpatareide liidrite vertikaalse liidu ja ülemeremaade laienemisega on liitiumaku seadmed saanud kasu allavoolu laienemisest ja toonud sisse uue kiire kasvuvõimaluste perioodi.