baterías de iones de litio son un sistema complejo, que comprende un electrodo positivo, un electrodo, separador, electrolito, colector de corriente negativo y un aglutinante, un agente conductor, una reacción electroquímica que implica la reacción de los electrodos positivos y negativos, conductividad de iones de litio y la conductividad de electrones, y la difusión del calor, propiedades eléctricas de las baterías de iones de litio, la seguridad se ve afectada por muchos factores, por lo que los procesos de diseño de la batería de iones de litio y producción complejidad se puede imaginar, esta pequeña serie con nuestros amigos lectores para saber del poder Todo el diseño y el proceso de producción de la batería desde la 'selección de materiales' hasta la producción final del 'paquete de baterías'.
Desarrollo En general, una batería de iones de litio se divide en varios períodos, el primero es el laboratorio de investigación básica, esta parte es botón aplicable celular medio, o simplemente una batería de paquete blando, el objeto principal de este paso y el material de prueba fórmula de rendimiento, porque la estructura de la batería no está optimizado, por lo que los resultados aquí obtenidos no se pueden aplicar directamente en la producción. después de la prueba inicial y evaluación durante el nivel de laboratorio, buenos materiales y formulaciones será transferido a la etapa siguiente - fase piloto, en esta etapa necesidad de considerar el rendimiento global de la batería, tales como la densidad de energía de la batería (la cantidad de recubrimiento positivo y negativo) y de carga rápida, la tasa y otras características, y encontraron que los problemas del proceso de producción a gran escala que pueden enfrentar después, hacer los ajustes oportunos. través del proceso anterior, mejorar la fórmula de la batería y la tecnología de producción, producto maduro, finalmente, se puede poner en la producción debido a muchos factores que afectan el rendimiento de las baterías de iones de litio, por lo que el diseño y la producción de cada parámetro o acceso será Tiene un gran impacto en el rendimiento eléctrico y la seguridad de la batería, por lo que debemos tener una comprensión profunda del material, el diseño y el proceso. El efecto de los parámetros en el rendimiento final del producto.
Material de la batería
Un diseño de la batería sería el primer material de elección desde el principio, la necesidad de orientar la demanda, tales como densidad de energía, características de velocidad, el ciclo de vida y los indicadores de seguridad, seleccionar los materiales apropiados. Selección de materiales catódicos, podemos elegir la estructura de olivino LiFePO4 Este tipo de material es más adecuado para su uso en autobuses que no requieren alta densidad de energía. Además, hay materiales en capas de alta capacidad como NCM y NCA. Estos materiales son más adecuados para vehículos eléctricos puros debido a su mayor costo. estructura de espinela LiMn2O4 es más adecuado para su uso en vehículos híbridos. material de ánodo, la elección corriente actual es el grafito artificial, grafito natural y mesofase estructura material de la bola micro de carbono, la capacidad actual de la batería de los indicadores de continuar mejorando En el caso de, también agregamos una pequeña cantidad de material de Si al material de grafito (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.
Además, las partículas de material activo que se adhieran a la superficie del colector de corriente también es necesario añadir 1-4% de aglutinante, el aglutinante presente dos tipos principales de adhesivo a base de aceite es una clase, la clase principal es PVDF Binder, PVDF tiene muy buena estabilidad electroquímica. Es uno de los adhesivos de baterías de iones de litio más ampliamente utilizados. La otra categoría principal son los adhesivos a base de agua, principalmente CMC, y SBR, adhesivos de tipo PAA. Consolidación.
Para la batería de iones de litio dentro de la conducción electrónica a cabo, también necesitamos para ser aplicado a colector positivo y negativo actual, principalmente hoja de aluminio y papel de Cu, cobre lámina de corriente actual 8um, Al papel de aluminio como 15 uM, pero como la relación de la batería de iones de litio mejorar continuamente la energía, los fabricantes han comenzado a utilizar una lámina de cobre más delgado y 6um 12um al papel de aluminio, pero su mala resistencia, un problema con el uso y propenso a romperse plisado, etc. a veces, a fin de reducir la resistencia interna de la batería de iones de litio, adhesión mejorada, que será en la lámina de cobre o aluminio revestido sobre la capa superficial del material de carbono (3-5um), por ejemplo LiFePO4 recubierto sistema de material de lámina de al puede desempeñar un buen efecto.
Es también una parte importante de un diafragma hecho de una batería de iones de litio, que lleva el papel de electrón de conducción de iones aislados, el método común actual de la preparación de un separador está dividido en un proceso de estirado en húmedo y el procedimiento en seco, un procedimiento de estirado en seco tiene costo ciertas ventajas, pero no hay un procedimiento de preparación en seco dibujo separador anisotropía significativa, la resistencia en húmedo separador en cada dirección sustancialmente la misma, pero el costo es alto. con el fin de aumentar la energía específica de la actual de la batería de iones de litio, el espesor del separador continuado adelgazamiento, con el fin de garantizar la seguridad de la batería de iones de litio, un recubrimiento separador de convertirse en la corriente principal de la tendencia de desarrollo del separador, un revestimiento común puede dividirse principalmente en dos categorías, una es un recubrimiento de óxido inorgánico, tal como Al2O3, MgO, etc. , el revestimiento orgánico puede mejorar significativamente la estabilidad térmica del separador y el otro es separador recubierto de polímero orgánico, por ejemplo, los fabricantes japoneses a utilizar más separador de aramida recubierto, puede mejorar con eficacia la resistencia a la oxidación del separador.
Solución electrolítica es una parte importante de la batería de iones de litio, la batería de iones de litio en el interior de la conducción juego de Li +, la corriente de la corriente principal de litio batería de iones de electrolito principalmente solución de electrolitos a base de carbonato (que contiene típicamente al menos dos carbonato de lípidos disolventes tales como EC, DMC, EMC, etc.), sal de Li utilizan normalmente LiPF6, un electrolito a fin de mejorar la calidad de la película sobre la superficie del electrodo negativo, por lo general también se añade la parte del aditivo formador de película en el electrolito, como por ejemplo, el VC común, en el electrodo negativo de silicio-basados en carbono para la solución electrolítica es generalmente también añadido para desarrollar un número considerable de FEC, si LiF para producir niveles más altos de la película de SEI, con el fin de mejorar la estabilidad del electrodo negativo SEI. con el fin de mejorar la seguridad de la batería de iones de litio y la fiabilidad también vamos a añadir una pequeña cantidad de electrolito en prevención de sobrecarga ingrediente aditivo, aditivos retardantes de llama.
2. La producción de electrodos
Tras la finalización de la selección de materiales, entramos en un enlace a la siguiente - la producción de electrodos, en primer lugar se parte de la batería de iones de litio homogeneizado homogeneizado es la clave para producir una batería de iones de litio, la parte principal activo de la homogeneizado materiales, un aglutinante y un agente conductor componentes se mezclaron en una suspensión homogénea, que será normalmente la primera cola en dispersión aglutinante, algunos procesos tendrán un agente conductor y una dispersión de pegamento adhesivo conductor, y luego la sustancia activa mezcla, algunos procesos serán con un material activo y un agente conductor se mezclan con el pegamento, la clave está en cómo los componentes homogeneizado respectivo dispersa de manera uniforme en la suspensión, con el fin de lograr este objetivo requiere la optimización de procesos homogeneizado. con corriente la creciente popularidad de los nanomateriales, con el fin de una mejor dispersión del material a nanoescala, a los fabricantes de baterías de iones de litio han comenzado a utilizar dispositivo de dispersión de alta velocidad, una acción de cizallamiento de alta velocidad, de manera que una dispersión más uniforme de la suspensión, además también hay muchos fabricantes para desarrollar materiales Una gran cantidad de aditivos para mejorar la dispersión de la lechada.
Después de la terminación de la dispersión de suspensión, el siguiente paso se recubre con baterías de iones de litio, ahora procesos de recubrimiento común y el rodillo son principalmente dos tipos de pulverización, dispositivo de recubrimiento con rodillo ahora se está eliminando, pero un buen rollo de equipos de limpieza El ancho del recubrimiento es fácil de ajustar y solo requiere una pequeña cantidad de pasta para completar el recubrimiento. Por lo tanto, hay muchas aplicaciones en algunas líneas y laboratorios chinos. Equipo de pulverización, transferencia al exprimir la lechada de la boquilla al colector de corriente, el revestimiento se completa, el dispositivo puede utilizar un mayor contenido de viscosidad y sólidos de la suspensión de pulverización, el estado de la superficie del electrodo también es mejor, y por lo tanto ha sido ampliamente utilizado. en la producción real de la velocidad de recubrimiento se 25-50m controla generalmente entre / min, para aumentar la velocidad de secado principalmente por el aumento de la longitud del horno, por lo que el aumento de la parte de la inversión en equipos, sino que puede acelerar significativamente el programa de producción, reducir costes de producción, sino también aumentar la longitud del horno hay un cierto límite, que es principalmente La razón es que a medida que aumenta la longitud del horno, aumentará el control de tensión del colector de corriente, especialmente cuando se utilizan colectores ultradelgados de menor intensidad. Este problema también se agravará. Hacia fuera, así que no podemos aumentado infinitamente longitud del horno. En el secado por adición rápida a alta temperatura en el aglutinante PVDF también puede exacerbar el fenómeno de la distribución desigual de los electrodos, lo que resulta en un material activo disminuye la adhesión, por lo que es difícil mejorar continuamente nuestra La temperatura del horno aumenta la velocidad de recubrimiento del electrodo, por lo que existe un límite en el aumento de la velocidad de recubrimiento.
Inmediatamente después del recubrimiento, la porosidad del electrodo después del secado estará entre 60-70%. Luego utilizaremos una prensa de rodillo para hacer rodar para reducir su porosidad a aproximadamente 40%. Esto aumentará la capacidad de la batería por un lado. La energía específica también puede mejorar significativamente la conductividad y la adhesión del electrodo.El diámetro del rodillo de la prensa de rodillos es generalmente de 600-1000 mm. El diámetro del rodillo más grande puede aumentar la longitud de la zona de compactación efectiva del rodillo y ralentizar el proceso de laminación. Esto es especialmente importante para los electrodos gruesos (los electrodos gruesos pueden fallar fácilmente debido a la sobrecarga de presión durante el balanceo).
Después de la terminación de la laminación del electrodo, tenemos que cortar el electrodo de acuerdo con la estructura de electrodo de la batería para una cierta anchura, y luego se seca los electrodos en un horno de vacío para eliminar electrodos de humedad implicados, normalmente requiere batería de humedad El contenido se controla por debajo de 500 ppm para minimizar el efecto de la humedad en la vida útil y las reacciones secundarias de las baterías de iones de litio.
Debido al espacio limitado, hoy presentamos principalmente los dos procedimientos de "selección de materiales" y "revestimiento de electrodos" para la batería de potencia. En el próximo artículo, continuaremos presentando "producción de célula única" y "combinación de batería". Proceso, estad atentos.
