Itiumioniakuilla on laaja valikoima käyttötarkoituksia. Sovellusalueiden luokittelun mukaan ne voidaan jakaa energian varastointiakkuihin, tehoakkuihin ja kulutuselektroniikan akkuihin.
- Energian varastointiin tarkoitetut akut kattavat tietoliikenneenergian varastoinnin, sähköenergian varastoinnin, hajautetut energiajärjestelmät jne.;
- Akkuja käytetään pääasiassa sähköalalla, ja ne palvelevat markkinoita, mukaan lukien uudet energiaajoneuvot, sähkötrukit jne.
- Kulutuselektroniikan akut kattavat kuluttaja- ja teollisuusalan, mukaan lukien älykkäät mittausratkaisut, älykkään turvallisuuden, älykkään liikenteen, esineiden internetin jne.
Litiumioniakku on monimutkainen järjestelmä, joka koostuu pääasiassa anodista, katodista, elektrolyytistä, erottimesta, virrankerääjästä, sideaineesta, johtavasta aineesta ja niin edelleen. Se sisältää reaktioita, kuten anodin ja katodin sähkökemiallisen reaktion, litiumionien johtumisen ja sähkönjohtavuuden sekä lämmön diffuusion.
Litium-ioniakkujen tuotantoprosessi on suhteellisen pitkä, ja prosessiin liittyy yli 50 prosessia.
Litium-akut voidaan jakaa muodon mukaan sylinterimäisiin akkuihin, neliönmuotoisiin alumiinikuoriakkuihin, pussiparistoihin ja teräakkuihin. Niiden valmistusprosesseissa on joitakin eroja, mutta kokonaisuudessaan litium-akkujen valmistusprosessi voidaan jakaa alkuvaiheeseen (elektrodin valmistus), välivaiheeseen (kennosynteesi) ja loppuvaiheeseen (muodostus ja pakkaaminen).
Tässä artikkelissa esitellään litium-akkujen valmistuksen alkuvaiheen prosessi.
Esikäsittelyprosessin tuotannon tavoitteena on elektrodin (anodin ja katodin) valmistuksen loppuun saattaminen. Sen pääprosessit sisältävät: liettämisen/sekoittamisen, pinnoittamisen, kalanteroinnin, leikkausleikkauksen ja stanssauksen.
Liettäminen/sekoittaminen
Lietteen/sekoituksen tarkoituksena on sekoittaa anodin ja katodin kiinteät akkumateriaalit tasaisesti ja lisätä sitten liuotinta lietteen muodostamiseksi. Lietteen sekoittaminen on linjan alkupään lähtökohta ja edeltää sitä seuraavia pinnoitus-, kalanterointi- ja muita prosesseja.
Litium-akkuliete jaetaan positiivisen elektrodin ja negatiivisen elektrodin lietteeseen. Lisää sekoittimeen aktiiviaineet, johtava hiili, sakeuttamisaine, sideaine, lisäaine, liuotin jne. suhteessa toisiinsa. Sekoittamalla saat tasaisen kiinteän nesteen ja suspension pinnoitusta varten.
Korkealaatuinen sekoitus on perusta seuraavan prosessin korkealaatuiselle suorittamiselle, mikä vaikuttaa suoraan tai epäsuorasti akun turvallisuussuorituskykyyn ja sähkökemialliseen suorituskykyyn.
Pinnoite
Pinnoitus on prosessi, jossa positiivinen aktiivinen materiaali ja negatiivinen aktiivinen materiaali pinnoitetaan alumiini- ja kuparikalvoille ja yhdistetään ne johtavien aineiden ja sideaineen kanssa elektrodilevyn muodostamiseksi. Liuottimet poistetaan sitten kuivaamalla uunissa, jolloin kiinteä aine sitoutuu alustaan positiivisen ja negatiivisen elektrodilevyn muodostamiseksi.
Katodi- ja anodipinnoite
Katodimateriaalit: Materiaaleja on kolmenlaisia: laminaattirakenne, spinellirakenne ja oliviinirakenne, jotka vastaavat vastaavasti kolmikomponenttisia materiaaleja (ja litiumkoboltaattia), litiummanganaattia (LiMn2O4) ja litiumrautafosfaattia (LiFePO4).
Anodimateriaalit: Tällä hetkellä kaupallisissa litiumioniakuissa käytetyt anodimateriaalit ovat pääasiassa hiilimateriaaleja ja muita kuin hiilimateriaaleja. Näihin hiilimateriaaleihin kuuluvat grafiittianodi, jota käytetään tällä hetkellä eniten, sekä epäjärjestäytynyt hiilianodi, kova hiili, pehmeä hiili jne. Muita kuin hiilimateriaaleja ovat piipohjainen anodi ja litiumtitanaatti (LTO).
Pinnoitusprosessin ydinosa, eli pinnoitusprosessin laatu, vaikuttaa merkittävästi valmiin akun tasalaatuisuuteen, turvallisuuteen ja käyttöikään.
Kalanterointi
Päällystettyä elektrodia puristetaan edelleen telalla, jotta aktiivinen aine ja keräilijä ovat läheisessä kosketuksessa toisiinsa, mikä vähentää elektronien liikkumismatkaa, alentaa elektrodin paksuutta ja lisää kuormituskapasiteettia. Samalla se voi pienentää akun sisäistä vastusta, lisätä johtavuutta ja parantaa akun käyttöastetta, mikä lisää akun kapasiteettia.
Elektrodin tasaisuus kalanterointiprosessin jälkeen vaikuttaa suoraan sitä seuraavan leikkausprosessin tehoon. Elektrodin aktiivisen aineen tasaisuus vaikuttaa myös epäsuorasti kennon suorituskykyyn.
Viiltoleikkaus
Halkaisu on leveän elektrodikäämin jatkuvaa pitkittäisleikkausta halutun levyisiksi kapeiksi viipaleiksi. Halkaisussa elektrodi kohtaa leikkausvoiman ja rikkoutuu. Reunan tasaisuus halkaisun jälkeen (ei purseita eikä taipumista) on avain suorituskyvyn tarkastelussa.
Elektrodin valmistusprosessiin kuuluu elektrodiliuskan hitsaus, suojaavan liimapaperin kiinnittäminen, elektrodiliuskan kääriminen ja laserilla leikkaaminen myöhempää kelausprosessia varten. Stanssaus tarkoittaa päällystetyn elektrodin leimaamista ja muotoilua myöhempää prosessia varten.
Litiumioniakkujen turvallisuusvaatimusten korkeiden vaatimusten vuoksi laitteiden tarkkuus, vakaus ja automaatio ovat erittäin tärkeitä litiumakkujen valmistusprosessissa.
Litiumelektrodimittauslaitteiden johtavana toimijana Dacheng Precision on lanseerannut sarjan tuotteita elektrodimittaukseen litium-akkujen valmistuksen alkuvaiheessa, kuten röntgen-/β-säteilyalueen tiheysmittarin, CDM-paksuus- ja pinta-alatiheysmittarin, laserpaksuusmittarin ja niin edelleen.
- Super X-Ray -pinta-alatiheysmittari
Se soveltuu yli 1600 mm:n pinnoitteen leveyden mittaamiseen, tukee erittäin nopeaa skannausta ja havaitsee yksityiskohtaisia ominaisuuksia, kuten ohenemisalueita, naarmuja ja keraamisia reunoja. Se voi auttaa suljetun kierron pinnoituksessa.
- Röntgen-/β-säteilyn pinta-alatiheysmittari
Sitä käytetään akun elektrodin pinnoitusprosessissa ja erottimen keraamisessa pinnoitusprosessissa mitatun kohteen pinta-alatiheyden online-testaukseen.
- CDM-paksuus- ja pinta-alatiheysmittari
Sitä voidaan soveltaa pinnoitusprosessiin: elektrodien yksityiskohtaisten ominaisuuksien, kuten pinnoitteen puuttumisen, materiaalipulan, naarmujen, ohenevien alueiden paksuuskäyrien, online-tunnistus, AT9-paksuuden tunnistus jne.;
- Monikehysinen synkroninen seurantamittausjärjestelmä
Sitä käytetään litiumparistojen katodin ja anodin pinnoitusprosessiin. Se käyttää useita skannauskehyksiä elektrodien synkronisten seurantamittausten suorittamiseen. Viiden kehyksen synkroninen seurantamittausjärjestelmä pystyy tarkastamaan märän kalvon, nettopinnoitteen määrän ja elektrodin.
- Laserpaksuusmittari
Sitä käytetään elektrodin havaitsemiseen litiumparistojen pinnoitusprosessissa tai kalanterointiprosessissa.
- Offline-paksuus- ja mittamittari
Sitä käytetään elektrodien paksuuden ja mittojen havaitsemiseen litiumparistojen pinnoitusprosessissa tai kalanterointiprosessissa, mikä parantaa tehokkuutta ja tasaisuutta.
Julkaisun aika: 31. elokuuta 2023
