Lithium-ionbatterijen hebben een breed scala aan toepassingen. Volgens de classificatie van toepassingsgebieden kunnen ze worden onderverdeeld in batterijen voor energieopslag, powerbatterijen en batterijen voor consumentenelektronica.
- Batterij voor energieopslag omvat communicatie-energieopslag, energieopslag voor elektriciteit, gedistribueerde energiesystemen, enz.;
- Powerbatterijen worden voornamelijk gebruikt in de energiesector en bedienen onder meer de markt voor nieuwe energievoertuigen, elektrische vorkheftrucks, enz.;
- Batterijen voor consumentenelektronica bestrijken de consumenten- en industriële sector, met inbegrip van slimme meters, intelligente beveiliging, intelligent transport, Internet of Things, enz.
Een lithium-ionbatterij is een complex systeem dat voornamelijk bestaat uit een anode, kathode, elektrolyt, separator, stroomcollector, bindmiddel, geleidend middel, enzovoort. Hierbij spelen reacties een rol, waaronder de elektrochemische reactie van anode en kathode, geleiding van lithium-ion en elektronische geleiding, en warmtediffusie.
Het productieproces van lithiumbatterijen duurt relatief lang; er zijn meer dan 50 processen bij betrokken.
Lithiumbatterijen kunnen worden onderverdeeld in cilindrische batterijen, batterijen met een vierkante aluminium behuizing, pouchbatterijen en bladebatterijen, afhankelijk van de vorm. Er zijn enkele verschillen in hun productieproces, maar over het algemeen kan het productieproces van lithiumbatterijen worden onderverdeeld in het front-endproces (elektrodeproductie), het middenstadiumproces (celsynthese) en het back-endproces (vorming en verpakking).
In dit artikel wordt het front-endproces van de productie van lithiumbatterijen beschreven.
Het productiedoel van het front-endproces is het voltooien van de productie van de elektrode (anode en kathode). De belangrijkste processen omvatten: mengen/slurryen, coaten, kalanderen, snijden en stansen.
Slurryen/mengen
Slurryen/mengen is het gelijkmatig mengen van de vaste batterijmaterialen van de anode en kathode en vervolgens het toevoegen van oplosmiddel om een slurry te maken. Het mengen van slurry is het beginpunt van de productielijn en vormt de opmaat naar de voltooiing van de daaropvolgende coating, kalandering en andere processen.
Lithiumbatterijslurry wordt verdeeld in slurry voor positieve en negatieve elektroden. Voeg werkzame stoffen, geleidende koolstof, verdikkingsmiddel, bindmiddel, additief, oplosmiddel, enz. in de menger toe en meng om een uniforme dispersie van de vaste stof-vloeistofsuspensie voor de coating te verkrijgen.
Een hoogwaardige menging vormt de basis voor een kwalitatief hoogwaardige afronding van het daaropvolgende proces, wat direct of indirect van invloed is op de veiligheidsprestaties en elektrochemische prestaties van de batterij.
Coating
Coaten is het proces waarbij het positieve en negatieve actieve materiaal op respectievelijk aluminium- en koperfolie worden aangebracht en gecombineerd met geleidende middelen en bindmiddelen om een elektrodeplaat te vormen. De oplosmiddelen worden vervolgens verwijderd door ze in de oven te drogen, zodat de vaste stof zich aan het substraat hecht en een positieve en negatieve elektrodeplaatspoel vormt.
Kathode- en anodecoating
Kathodematerialen: Er zijn drie soorten materialen: gelamineerde structuur, spinelstructuur en olivijnstructuur, die respectievelijk overeenkomen met ternaire materialen (en lithiumkobaltaat), lithiummanganaat (LiMn2O4) en lithiumijzerfosfaat (LiFePO4).
Anodematerialen: Momenteel bestaan de anodematerialen die in commerciële lithium-ionbatterijen worden gebruikt voornamelijk uit koolstofmaterialen en niet-koolstofmaterialen. Tot de koolstofmaterialen behoren onder meer grafietanoden, de meest gebruikte anode, en wanordelijke koolstofanoden, harde koolstof, zachte koolstof, enz.; niet-koolstofmaterialen omvatten siliciumanoden, lithiumtitanaat (LTO), enzovoort.
De uitvoeringskwaliteit van het coatingproces is de belangrijkste schakel in het front-endproces en heeft een grote invloed op de consistentie, veiligheid en levenscyclus van de voltooide batterij.
Kalanderen
De gecoate elektrode wordt verder verdicht door een rol, waardoor de actieve stof en de collector nauw met elkaar in contact komen. Dit verkleint de bewegingsafstand van de elektronen, vermindert de dikte van de elektrode en verhoogt de laadcapaciteit. Tegelijkertijd kan het de interne weerstand van de batterij verlagen, de geleidbaarheid verhogen en de benuttingsgraad van de batterij verbeteren, wat de batterijcapaciteit vergroot.
De vlakheid van de elektrode na het kalanderproces heeft een directe invloed op het effect van het daaropvolgende snijproces. De uniformiteit van de werkzame stof van de elektrode heeft ook indirect invloed op de celprestaties.
Snijden
Slitten is het continu in de lengterichting snijden van een brede elektrodespoel in smalle plakken van de gewenste breedte. Bij het slitten ondervindt de elektrode een schuifkracht en breekt af. De vlakheid van de rand na het snijden (geen braam of buiging) is de sleutel tot het beoordelen van de prestaties.
Het proces van het maken van een elektrode omvat het lassen van de elektrodelip, het aanbrengen van beschermend plakpapier, het omwikkelen van de elektrodelip en het met een laser snijden van de elektrodelip voor het daaropvolgende wikkelproces. Stansen is het stempelen en vormen van de gecoate elektrode voor het daaropvolgende proces.
De eisen die worden gesteld aan de veiligheid van lithium-ionbatterijen, vereisen een hoge mate van nauwkeurigheid, stabiliteit en automatisering van de apparatuur in het productieproces van lithium-ionbatterijen.
Dacheng Precision is marktleider op het gebied van meetapparatuur voor lithium-elektroden en heeft een reeks producten gelanceerd voor elektrodemeting in het front-endproces van de productie van lithium-batterijen, zoals röntgen-/β-stralingsdichtheidsmeters, CDM-dikte- en oppervlaktedichtheidsmeters, laserdiktemeters, enzovoort.
- Super X-Ray oppervlaktedichtheidsmeter
Het apparaat is geschikt voor het meten van coatings met een breedte van meer dan 1600 mm, ondersteunt ultrasnel scannen en detecteert gedetailleerde kenmerken zoals dunnere plekken, krassen en keramische randen. Het kan helpen bij closed-loop coatings.
- X/β-straling oppervlaktedichtheidsmeter
Het wordt gebruikt in het batterij-elektrodecoatingproces en het separatorkeramische coatingproces om online tests uit te voeren van de oppervlaktedichtheid van het gemeten object.
- CDM dikte- en oppervlaktedichtheidsmeter
Het kan worden toegepast op het coatingproces: online detectie van gedetailleerde kenmerken van elektroden, zoals gemiste coating, materiaaltekort, krassen, diktecontouren van dunnere gebieden, AT9-diktedetectie, enz.;
- Multi-frame synchroon trackingmeetsysteem
Het wordt gebruikt voor het coatingproces van kathodes en anodes van lithiumbatterijen. Het maakt gebruik van meerdere scanframes om synchrone trackingmetingen op de elektroden uit te voeren. Het synchrone trackingmeetsysteem met vijf frames kan de natte film, de netto coatinghoeveelheid en de elektrode inspecteren.
- Laserdiktemeter
Het wordt gebruikt om de elektrode te detecteren in het coatingproces of kalanderingproces van lithiumbatterijen.
- Off-line dikte- en maatvoeringsmeter
Het wordt gebruikt om de dikte en afmetingen van elektroden te detecteren in het coatingproces of kalanderproces van lithiumbatterijen, wat de efficiëntie en consistentie verbetert.
Plaatsingstijd: 31-08-2023
