بطاريات الليثيوم أيون هي نظام معقد، يضم القطب الموجب، القطب، فاصل، بالكهرباء، جامع الحالي سلبي والموثق، وكيل موصل، رد فعل الكهروكيميائية التي تنطوي على رد فعل من الأقطاب الموجبة والسالبة، والموصلية الليثيوم أيون والموصلية الإلكترون، ونشر الحرارة، والخصائص الكهربائية من بطاريات ليثيوم أيون، والأمن يتأثر بعوامل كثيرة، لذلك يمكن تصور تصميم بطارية ليثيوم أيون وعمليات الإنتاج التعقيد، هذه السلسلة الصغيرة مع قرائنا أصدقاء لمعرفة من السلطة الخلايا تنتج في نهاية المطاف "البطارية" وكله تصميم عملية إنتاج "مادة المختارة من ل.
التنمية عموما، وينقسم بطارية ليثيوم أيون إلى عدة فترات، الأولى هي مختبر البحوث الأساسية، فإن هذا الجزء لا ينطبق على زر نصف خلية، أو مجرد البطارية لينة، والهدف الرئيسي من هذه الخطوة واختبار المواد صيغة الأداء، لأنه لا الأمثل هيكل البطارية، وبالتالي فإن النتائج التي تم الحصول عليها هنا لا يمكن تطبيقها مباشرة في الإنتاج. بعد الاختبار الأولي والتقييم خلال المستوى المختبري، وسيتم نقل مواد جيدة وصياغات إلى المرحلة التالية - خلال مرحلة الاختبار التجريبية ، من الضروري النظر في الأداء الإجمالي للبطارية ، مثل كثافة طاقة البطارية (طلاء الأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية) وخصائص الشحن السريع والمعدل ، ومعرفة المشاكل العملية التي قد تواجهها في الإنتاج على نطاق واسع. من خلال العملية المذكورة أعلاه ، وبعد الانتهاء من عملية إنتاج البطاريات وإنتاجها ، يمكن أخيرا وضع المنتجات الناضجة في الإنتاج الرسمي.لأن هناك العديد من العوامل التي تؤثر على أداء بطاريات الليثيوم أيون ، فإن كل معلمة من التصميم والإنتاج أو الاتصال ستكون يكون لها تأثير كبير على الأداء الكهربائي النهائي والسلامة للبطارية، لذلك نحن بحاجة إلى فهم المواد والتصميم والاتقان تأثير المعلمات على الأداء النهائي للمنتج.
مواد البطارية
يبدأ تصميم البطارية باختيار المواد ، ومن الضروري اختيار المواد المناسبة وفقًا للمتطلبات المستهدفة ، مثل كثافة الطاقة ، وخصائص المعدل ، ودورة الحياة ، والسلامة ، وبالنسبة لاختيار مادة الكاثود ، يمكننا اختيار البنية الزيتونية لـ LiFePO4. يعد هذا النوع من المواد أكثر ملاءمة للاستخدام في الحافلات التي لا تتطلب كثافة طاقة عالية ، وبالإضافة إلى ذلك ، هناك مواد ذات طبقات عالية القدرة مثل NCM و NCA ، وهذه المواد أكثر ملاءمة للاستخدام في السيارات الكهربائية النقية بسبب تكلفتها المرتفعة. LiMn2O4 هيكل الإسبنيل هو أكثر ملاءمة للاستخدام في السيارات الهجينة. مادة الأنود، واختيار التيار الحالي هو الجرافيت الاصطناعي، الجرافيت الطبيعي وmesophase الكربون الجزئي بنية المواد الكرة، وقدرة البطارية الحالية من المؤشرات مستمرة في التحسن في حالة ، نضيف أيضًا كمية صغيرة من مادة Si إلى مادة الجرافيت (بشكل عام<5%) , 以便提高负极的比容量. 为了改善正负极的导电性, 通常还需要在其中添加少量的导电剂, 目前最常见的导电剂为炭黑类材料, 碳纤维类材料, 以及近几年兴起的碳纳米管和石墨烯类材料.
بالإضافة إلى ذلك ، من أجل التقيد بجزيئات المادة النشطة على سطح المجمّع الحالي ، يجب إضافة 1-4٪ من الموثق ، وينقسم الموثق الحالي بشكل أساسي إلى فئتين رئيسيتين: النوع الأول هو الموثق المستند إلى الزيت ، وخاصة النوع PVDF. Binder ، PVDF لديها استقرار كهروكيميائي جيد جداً ، وهي حالياً واحدة من أكثر ملحقات بطارية الليثيوم أيون المستخدمة على نطاق واسع ، والفئة الرئيسية الأخرى عبارة عن مواد رابطة مائية ، وبشكل أساسي CMC ، و SBR ، ونوع PAA التكتل الوكيل.
لبطارية ليثيوم أيون داخل إجراء الإلكترونية خارج، ونحن أيضا بحاجة ليتم تطبيقها على جامع الإيجابية والسلبية الحالي، وذلك أساسا احباط القاعدة واحباط النحاس والنحاس احباط التيار الحالي 8um، آل احباط كما 15um، ولكن كنسبة من بطارية ليثيوم أيون التحسين المستمر للطاقة، وقد بدأت الشركات المصنعة باستخدام رقائق النحاس أرق و6um 12um آل احباط، ولكن سوء قوتها، وهي مشكلة مع استخدام وعرضة للكسر مطوي، وما إلى ذلك في بعض الأحيان، وذلك للحد من المقاومة الداخلية للبطارية ليثيوم أيون، من أجل تحسين الالتصاق ، سنقوم أيضاً بطبقة طبقة من مادة الكربون (3-5 جم) على سطح رقائق النحاس أو رقائق الألومنيوم ، على سبيل المثال ، يمكن لورقة Al المغلفة بالكربون أن تلعب دورًا أفضل في نظام المواد LiFePO4.
هو أيضا جزء مهم من الحجاب الحاجز مصنوعة من بطارية ليثيوم أيون، التي تحمل دور الإلكترون أيون التوصيل معزولة، يتم تقسيم طريقة شائعة الحالي إعداد فاصل في عملية الرسم الرطبة والعملية الجافة، وهي عملية الرسم الجافة ديها تكلفة بعض المزايا، ولكن هناك عملية إعداد الجافة رسم فاصل تباين كبير، وقوة الرطب فاصل في كل اتجاه إلى حد كبير نفس، ولكن التكلفة مرتفعة. من أجل زيادة الطاقة المحددة للبطارية ليثيوم أيون الحالية، سمك الفاصل استمرار رقيق، من أجل ضمان سلامة بطارية ليثيوم أيون، طلاء فاصل أصبح التيار الرئيسي للاتجاه التنمية للفاصل، طلاء المشترك قد انقسمت إلى فئتين، واحدة هو طلاء أكسيد غير العضوية، مثل AL2O3، أهداب الشوق، الخ ، وطلاء العضوية يمكن أن تحسن بشكل كبير من الاستقرار الحراري للفاصل، والآخر هو عضوي المغلفة البوليمر الفاصل، على سبيل المثال، الشركات اليابانية إلى استخدام المزيد من فاصل المغلفة الأراميد، يمكن أن تعزز من فعالية المقاومة أكسدة الفاصل.
حل بالكهرباء هو جزء مهم من بطارية ليثيوم أيون، وبطارية ليثيوم أيون داخل التوصيل اللعب من لي +، والحالية السائدة بطارية ليثيوم أيون بالكهرباء أساسا تستند كربونات-حل بالكهرباء (عادة تحتوي على اثنين على الأقل من الدهون كربونات المذيبات مثل EC، DMC، EMC، وما إلى ذلك)، لي الملح عادة استخدام LiPF6، المنحل بالكهرباء من أجل تحسين نوعية الفيلم على سطح القطب السالب، ونحن عموما أيضا إضافة جزء من الفيلم تشكيل مضافة في المنحل بالكهرباء، مثل على سبيل المثال VC المشترك، في القطب السالب القائمة على السيليكون الكربون من أجل حل كهربائيا عموما يضاف أيضا إلى تطوير عدد كبير من FEC، إذا الليثيوم لإنتاج مستويات أعلى من الفيلم SEI، من أجل تحسين الاستقرار في القطب السالب SEI. من أجل تحسين يثيوم أيون بطارية السلامة والموثوقية وعلينا أيضا أن إضافة كمية صغيرة من بالكهرباء في منع فاحش العنصر المضافة، والمضافات مثبطات اللهب.
2. إنتاج الكهربائي
بعد الانتهاء من اختيار المواد، ونحن ندخل وصلة إلى أخرى - لإنتاج أسلاك، أولا نبدأ من جناسة جناسة بطارية ليثيوم أيون هو المفتاح لإنتاج بطارية ليثيوم أيون، الجزء الرئيسي النشط للجناسة كانت مختلطة المواد، الموثق وكيل موصل المكونات في تعليق متجانسة، ونحن عادة ما تكون أول الغراء الموثق التشتت، وبعض العمليات لديها وكيل موصل وموصل تشتت الغراء اللاصق، ثم المادة الفعالة خلط، بعض العمليات سوف يكون مع المادة الفعالة وكيل موصل تختلط مع الغراء، المفتاح يكمن في كيفية مكونات جناسة خاص به فرقت بشكل موحد في الطين، من أجل تحقيق هذا الهدف يتطلب عملية التحسين جناسة. مع التيار ازدياد شعبية للمواد متناهية الصغر، وذلك لتشتت أفضل للمواد النانوية، بدأت الشركات المصنعة بطارية ليثيوم أيون باستخدام جهاز تفريق عالية السرعة، وعمل قص عالية السرعة، بحيث تشتت أكثر اتساقا من الطين، بالإضافة إلى ذلك هناك أيضا العديد من الشركات المصنعة لتطوير المواد الكثير من التحسن فرقت المساعدات خط الطين.
بعد الانتهاء من الطين التشتت، وهي مغلفة الخطوة التالية مع بطاريات ليثيوم أيون، الآن عمليات الطلاء المشترك ولفة هي أساسا نوعين من الرش، ويجري الآن على مراحل جهاز الأسطوانة الطلاء، ولكن لفة معدات تنظيف جيدة ، قابل للتعديل بسهولة عرض طلاء، تتطلب يمكن أن تكتمل القليل طلاء الطين، لذلك هو مقذوف عدد خطوط المختبرات والصينية، وكذلك المزيد من التطبيقات. معدات الرش، من خلال تطبيق شراب من نقل المكتب الرئيسي إلى المجمع الحالي، يتم الانتهاء من الطلاء، رش الجهاز يمكن استخدام أعلى اللزوجة والمواد الصلبة المحتوى من الطين، وحالة سطح القطب هي أيضا أفضل، وبالتالي قد استخدمت على نطاق واسع. في الإنتاج الفعلي للسرعة طلاء يتم التحكم بشكل عام 25-50m بين / دقيقة، لزيادة سرعة التجفيف أساسا عن طريق زيادة طول الفرن، وبالتالي فإن الزيادة في جزء من الاستثمار في المعدات، ولكن يمكن تسريع كبيرة على الجدول الزمني للإنتاج، وخفض تكاليف الإنتاج، ولكن أيضا زيادة طول الفرن هناك حد معين، وهو أساسا لأن طول الفرن مع جامع الحالي يؤدي إلى زيادة في السيطرة التوتر هو أكثر صعوبة، وخصوصا في أقل كثافة استخدام جامع الحالي رقيقة، فإن المشكلة تصبح أكثر ، لذلك لا يمكننا زيادة بلا حدود طول من الفرن. وبالإضافة إلى ذلك ارتفاع في درجة الحرارة والتجفيف السريع في الموثق PVDF يمكن أيضا أن تؤدي إلى تفاقم ظاهرة التوزيع غير المتكافئ للقطب كهربائي، مما أدى إلى المادة الفعالة يقلل التصاق، ولذلك فمن الصعب تحسين مستمر لدينا وكانت درجة حرارة الفرن لتحسين سرعة طلاء الكهربائي، لذلك تعزيز سرعة طلاء حد معين.
مجرد طلاء، المسامية الكهربائي بعد التجفيف بشكل عام سيكون بين 60-70٪، فإننا سوف المتداول عن طريق الصحافة لفة وذلك لتقليل المسامية من حوالي 40٪، وبالتالي يمكن للمرء أن تعزيز خلية ، فمن الممكن لتحسين كبير في الموصلية والطاقة التصاق من قطر الكهربائي من بكرات الصحافة بكرة عموما 600-1000mm، أكبر قطر لفة يمكن زيادة طول المنطقة المتداول فعالة، قادرة على إبطاء عملية المتداول هذا مهم بشكل خاص للأقطاب الكهربائية السميكة (يمكن أن تفشل الأقطاب السميكة بسهولة بسبب الضغط الزائد أثناء الدوران).
بعد الانتهاء من المتداول من القطب، ونحن في حاجة لخفض القطب وفقا للهيكل الكهربائي من البطارية لعرض معين، وسوف ثم تجفف الأقطاب في فرن فراغ لإزالة أقطاب الرطوبة المعنية، وعادة ما يتطلب بطارية الرطوبة يتم التحكم في المحتوى أقل من 500 جزء في المليون وذلك لتقليل تأثير الرطوبة على العمر الافتراضي والتفاعلات الجانبية لبطاريات Li-ion.
نظرا لضيق المكان، واليوم ونحن أساسا لإدخال بطارية من "اختيار المواد" و "الطلاء الكهربائي" خطوتين، ومادة واحدة القادمة سوف نستمر في تقديم "إنتاج بطارية واحدة" و "بطارية" عملية ، لا تنزعج.
