Le batterie agli ioni sono un sistema complesso, che comprende un elettrodo positivo, un elettrodo, separatore, elettroliti, collettore di corrente negativa e un legante, un agente conduttivo, una reazione elettrochimica che coinvolge la reazione degli elettrodi positivi e negativi, conduttività ionica di litio e conducibilità di elettroni, e diffusione del calore, proprietà elettriche di batterie agli ioni di litio, la sicurezza è influenzata da molti fattori, in modo di progettazione della batteria agli ioni di litio e dei processi produttivi di complessità si può immaginare, questa piccola serie con i nostri amici lettori per scoprire dal potere L'intero processo di progettazione e produzione della batteria dalla "selezione dei materiali" alla produzione finale del "pacco batterie".
Sviluppo Generalmente, una batteria agli ioni di litio è divisa in diversi periodi, il primo è il laboratorio di ricerca di base, questa parte è applicabile pulsante semicella, o semplicemente un pacco batteria morbido, l'oggetto principale di questa fase e il materiale di prova formula prestazioni, perché la struttura della batteria non è ottimizzato, quindi i risultati ottenuti qui non possono essere applicati direttamente nella produzione. dopo la prova iniziale e valutazione durante il livello di laboratorio, buoni materiali e formulazioni sarà trasferito alla fase successiva - fase pilota, in questa fase necessario esaminare le prestazioni complessive della batteria, come la densità di energia della batteria (la quantità di rivestimento positivo e negativo) e carica veloce, il prezzo e altre caratteristiche, e hanno scoperto che i problemi del processo di produzione su larga scala che possono incontrare dopo, effettuare le regolazioni in modo tempestivo. attraverso il processo di cui sopra, a migliorare la formula della batteria e la tecnologia di produzione, prodotto maturo può finalmente essere messo in produzione a causa di molti fattori che influenzano le prestazioni delle batterie agli ioni di litio, per cui la progettazione e la produzione di ogni parametro o l'accesso sarà Ha un grande impatto sulle prestazioni elettriche e sulla sicurezza della batteria, quindi dobbiamo avere una profonda conoscenza del materiale, della progettazione e del processo L'effetto dei parametri sulla prestazione finale del prodotto.
Materiale della batteria
Un disegno della batteria sarebbe la prima scelta sin dall'inizio, la necessità di indirizzare la domanda, come la densità di energia, caratteristiche di portata, il ciclo di vita e indicatori di sicurezza, selezionare i materiali appropriati. Selezione materiale catodico, possiamo scegliere LiFePO4 struttura olivina questo materiale è più adatto per l'uso in requisiti di densità di alta energia non sono a bordo del bus, oltre alla elevata capacità del materiale stratificato, come NCM e NCA, a causa dell'elevato costo di questi materiali, più adatto per l'applicazione in veicoli elettrici, LiMn2O4 struttura a spinello è più adatto per l'uso in veicoli ibridi. materiale anodico, la scelta tradizionale corrente è grafite artificiale, grafite naturale e mesofase carbonio micro struttura materiale filtrante, la capacità della batteria attuale che gli indicatori continuano a migliorare Nel caso di, aggiungiamo anche una piccola quantità di materiale Si al materiale di grafite (generalmente<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.
Inoltre, le particelle di materiale attivo di aderire alla superficie del collettore di corrente anche bisogno di aggiungere 1-4% di legante, il legante presente due tipi principali di adesivo a base di olio è una classe, la classe principale è PVDF legante, PVDF ha una buona stabilità elettrochimica, è uno del legante più utilizzato per batterie agli ioni di litio; altra categoria è un legante acquoso, prevalentemente CMC, e la viscosità SBR, classe PAA agglomeranti agente.
Per la batteria agli ioni di litio all'interno del conduttore elettronico, abbiamo anche bisogno di essere applicato al collettore positiva e negativa corrente, principalmente Al lamina e lamina Cu, rame lamina tradizionale corrente 8um, foglio di alluminio come 15um, ma come il rapporto tra la batteria agli ioni di litio migliorare continuamente energia, i produttori hanno iniziato a utilizzare un foglio di rame sottile e 6um 12um foglio di alluminio, ma la sua scarsa resistenza, un problema con l'utilizzo e incline a rompere pieghettato, ecc volte, al fine di ridurre la resistenza interna della batteria agli ioni di litio, aderenza migliorata, vi e nella lamina di rame o di alluminio rivestito sullo strato superficiale del materiale di carbonio (3-5um), ad esempio LiFePO4 rivestite al sistema materiale in film può svolgere un buon effetto.
È anche una parte importante di un diaframma costituito da una batteria agli ioni di litio, che porta il ruolo di ione di conduzione di elettroni isolato, la corrente comune metodo di preparazione di un separatore è diviso in un processo di trafilatura a umido e il processo a secco, un processo di trafilatura a secco ha costo alcuni vantaggi, ma c'è un processo di preparazione secca disegno significativo separatore anisotropia, il separatore resistenza ad umido in ciascuna direzione sostanzialmente la stessa, ma il costo è elevato. al fine di aumentare l'energia specifica della corrente batteria agli ioni di litio, lo spessore del separatore continuato diradamento, al fine di garantire la sicurezza della batteria agli ioni di litio, un rivestimento separatore diventa la corrente principale del trend di sviluppo del separatore, un rivestimento comune può essere suddivisa essenzialmente in due categorie, uno è un rivestimento di ossido inorganico, come Al2O3, MgO, ecc , il rivestimento organico può migliorare significativamente la stabilità termica del separatore, l'altro è separatore organico con rivestimento polimerico, per esempio, i produttori giapponesi di utilizzare più separatore aramide rivestite, può migliorare efficacemente la resistenza all'ossidazione del separatore.
soluzione elettrolitica è una parte importante della batteria agli ioni di litio, la batteria agli ioni di litio all'interno la conduzione azione di Li +, la corrente di litio tradizionale batteria agli ioni di elettrolita essenzialmente soluzione elettrolitica carbonato-base (tipicamente contenente almeno due carbonato lipidi solventi come CE, DMC, EMC, ecc), Li sale utilizzano normalmente LiPF6, un elettrolita al fine di migliorare la qualità della pellicola sulla superficie dell'elettrodo negativo, generalmente anche aggiungere parte della formatura additivo pellicola nell'elettrolita, come ad esempio i comuni VC, nell'elettrodo negativo silicio a base di carbonio per la soluzione elettrolitica è generalmente aggiunto anche sviluppare un numero considerevole di FEC, se LiF produrre livelli elevati di film SEI, al fine di migliorare la stabilità dell'elettrodo negativo SEI., al fine di migliorare la sicurezza della batteria agli ioni di litio e affidabilità ci sarà anche aggiungere una piccola quantità di elettrolita nella prevenzione sovraccarica additivo ingrediente, additivi antifiamma.
2. La produzione elettrodo
Dopo il completamento della selezione dei materiali, si entra in un collegamento al successivo - la produzione di elettrodi, prima si parte dalla batteria omogenato omogenato ioni di litio è la chiave per produrre una batteria agli ioni di litio, la parte attiva principale del omogenato materiale, un legante e un agente conduttivo componenti sono stati miscelati in una sospensione omogenea, saremo generalmente, il primo colla legante dispersione, alcuni processi avranno un agente conduttivo e una dispersione colla adesivo conduttivo, e quindi la sostanza attiva miscelazione, alcuni processi saranno con un materiale attivo ed un agente conduttivo vengono mescolati con la colla, la chiave sta nel come i componenti omogenato rispettiva uniformemente disperso nella sospensione, al fine di raggiungere questo obiettivo richiede l'ottimizzazione dei processi omogenato. con corrente la crescente popolarità dei nanomateriali, al fine di una migliore dispersione del materiale nanoscala, a produttori di batterie agli ioni di litio hanno iniziato a utilizzare dispositivo di dispersione ad alta velocità, un'azione di taglio ad alta velocità, in modo che una dispersione più uniforme della sospensione, in aggiunta ci sono anche molti produttori per sviluppare materiali Un gran numero di additivi per migliorare la dispersione del liquame.
Dopo il completamento dell'impasto liquido di dispersione, il passo successivo è rivestita con batterie al litio, ora processi comuni e rullo di rivestimento sono principalmente due tipi di spruzzo, dispositivo di rivestimento a rullo è ora in fase di esaurimento, ma una buona rullo attrezzature clean-up La larghezza del rivestimento è facile da regolare e richiede solo una piccola quantità di pasta per completare il rivestimento.Pertanto, ci sono molte applicazioni in alcune linee e laboratori cinesi. Attrezzature di spruzzatura, trasferimento schiacciando l'impasto dall'ugello al collettore di corrente, il rivestimento viene completata, il dispositivo può usare maggiore viscosità e contenuto di solidi della sospensione di spruzzatura, lo stato della superficie dell'elettrodo è anche meglio, e quindi è stato ampiamente utilizzato. nella produzione effettiva della velocità di rivestimento è generalmente 25-50m controllato fra / min, per aumentare la velocità di essiccazione principalmente aumentando la lunghezza del forno, così l'aumento di parte degli investimenti in attrezzature, ma può significativamente accelerare il programma di produzione, ridurre i costi di produzione, ma anche aumentare la lunghezza del forno c'è un certo limite, che è principalmente Il motivo è che con l'aumentare della lunghezza del forno, il controllo della tensione del collettore di corrente aumenterà, specialmente quando si utilizzano collettori ultrasottili con intensità inferiore, anche questo problema diventerà più serio. Pertanto, non è possibile aumentare la durata del forno indefinitamente, inoltre, una rapida essiccazione ad alte temperature può anche aumentare il fenomeno della distribuzione non uniforme dei leganti PVDF negli elettrodi, con conseguente diminuzione nell'adesione di sostanze attive, pertanto è difficile migliorare continuamente. La temperatura del forno aumenta la velocità di rivestimento dell'elettrodo, quindi c'è un limite all'aumento della velocità del rivestimento.
Immediatamente dopo il rivestimento, la porosità dell'elettrodo essiccato sarà compresa tra il 60% e il 70%, quindi la rotoleremo con una pressa a rulli per ridurre la porosità a circa il 40%. Da un lato, può sollevare la batteria. L'energia specifica può anche migliorare significativamente la conduttività elettrica e l'adesione dell'elettrodo.Il diametro del rullo della pressa a rullo è generalmente 600-1000mm.Il diametro del rullo più grande può aumentare la lunghezza della zona di compattazione del rullo efficace, che può rallentare il processo di laminazione. Questo è particolarmente importante per gli elettrodi spessi (gli elettrodi spessi possono facilmente guastarsi a causa del sovraccarico di pressione durante la laminazione).
Dopo aver terminato la laminazione dell'elettrodo, abbiamo bisogno di dividere l'elettrodo in una certa larghezza in base alla struttura della batteria, quindi l'elettrodo sarà asciugato in un forno a vuoto per rimuovere l'umidità presente nell'elettrodo, di solito è necessario mettere l'acqua nella batteria. Il contenuto è controllato sotto i 500 ppm per ridurre al minimo l'effetto dell'umidità sulla durata e le reazioni collaterali delle batterie agli ioni di litio.
A causa dello spazio limitato, oggi abbiamo introdotto principalmente le due procedure di "selezione dei materiali" e "rivestimento degli elettrodi" per la batteria di alimentazione.Nel prossimo articolo, continueremo a introdurre "produzione di celle singole" e "combinazione di batterie". Processo, rimanete sintonizzati.
