Pembuatan Baterai Lithium - Proses Front-end

Pendahuluan: Pengetahuan dasar tentang baterai lithium

1. Struktur dasar baterai litium

Bahan utama: elektroda positif, elektroda negatif, elektrolit, diafragma

Struktur: bulat, persegi; Dilaminasi, berliku

Bentuk: polimer (kemasan fleksibel), ion litium cair (cangkang baja)

2. Cara kerja baterai litium

Bahan positif: LiMn2O4, bahan negatif: grafit

Selama pengisian, Li+ di elektroda positif dan Li+ di elektrolit berkumpul ke elektroda negatif untuk memperoleh elektron, yang direduksi menjadi Li yang tertanam dalam bahan karbon di elektroda negatif. Selama pelepasan, Li yang tertanam dalam bahan karbon negatif kehilangan elektron dan memasuki elektrolit, dan Li+ dalam elektrolit berpindah ke elektroda positif.

3. Prinsip komposisi baterai litium

Struktur elektroda positif:

LiMn2O4(litium manganat)+ bahan konduktif (asetilen hitam)+ perekat (PVDF)+ pengumpul cairan (aluminium foil) elektroda positif

Struktur elektroda negatif:

Grafit + bahan konduktif (asetilen hitam)+ perekat (PVDF)+ pengumpul cairan (foil tembaga) elektroda negatif

4. Proses pengisian

Catu daya mengisi baterai, saat ini elektron e pada elektroda positif mengalir ke elektroda negatif melalui sirkuit eksternal, dan ion litium positif Li+"melompat"ke dalam elektrolit dari elektroda positif,"memanjat"melalui lubang kecil melengkung pada diafragma, dan"berenang"ke elektroda negatif, dan elektron-elektron yang telah lama terlindas digabungkan.

Reaksi pada elektroda positif adalah LiMn2O4 ==Li1-xMn2O4+Xli++Xe(elektron).

Reaksi pada elektroda negatif adalah 6C+XLi+Xe==LixC6

5. Proses pembuangan

Baterai habis, saat ini elektron e pada elektroda negatif mengalir ke elektroda positif melalui sirkuit eksternal, dan ion litium positif Li+"melompat"ke dalam elektrolit dari elektroda negatif,"memanjat"melalui lubang kecil melengkung pada diafragma,"berenang"ke elektroda positif, dan bergabung dengan elektron yang sudah lama terlindas.

Reaksi pada elektroda positif adalah Li1-xMn2O4+xli++xe(elektron) ==LiMn2O4

Reaksi yang terjadi pada elektroda negatif adalah LixC6 == 6C+xLi+xe

6. Alur proses baterai lithium ion:

Bagian depan: pencampuran, pelapisan, penggulungan, pemotongan mati

Bagian tengah: belitan, perakitan, injeksi

Setelah segmen: formasi, partisi, modul

Bagian depan

Tujuan produksi dari proses sebelumnya dan selanjutnya adalah untuk menyelesaikan pembuatan potongan tiang (positif dan negatif). Proses utama dari langkah pertama adalah: pencampuran, pelapisan, penggulungan, scuttling, produksi, die cutting, peralatan yang terlibat terutama meliputi: mixer, mesin pelapis, roll press, mesin scuttling, mesin produksi, mesin die cutting, dll.

1.Mixing

Pencampur bubur (peralatan yang digunakan :pencampur vakum) adalah dengan mencampurkan bahan baterai solid state positif dan negatif secara merata dan menambahkan pelarut untuk diaduk menjadi bubur. Pencampuran bubur merupakan titik awal dari proses sebelumnya, dan merupakan dasar untuk menyelesaikan proses pelapisan dan penggulungan selanjutnya.

1.1 Pengelompokan positif

Elektroda positif terdiri dari zat aktif, zat konduktif dan pengikat.

1.2Bahan elektroda negatif (pengadukan)

Elektroda negatif terdiri dari bahan aktif, zat konduktif, perekat, dan pendispersi.

2.Lapisan

Pelapisan (peralatan yang digunakan:mesin pelapis) adalah proses melapisi bubur yang diaduk secara merata ke kertas logam dan mengeringkannya untuk menghasilkan elektroda positif dan negatif. Sebagai penghubung inti dari proses sebelumnya, kualitas pelaksanaan proses pelapisan sangat mempengaruhi konsistensi, keamanan, dan masa pakai baterai jadi. Oleh karena itu, mesin pelapisan merupakan peralatan yang paling berharga dalam proses sebelumnya.

Prinsip Mesin Squeeze Coating

Bagaimana cara mengontrol keseragaman lapisan baterai lithium?

Ada banyak faktor yang mempengaruhi keseragaman pelapisan, antara lain manusia, mesin, material, metode, dan lingkungan. Namun faktor dasarnya adalah beberapa kondisi yang berhubungan langsung dengan proses pelapisan: substrat pelapis, perekat, baja pelapis/rol karet, dan mesin komposit.

1) Substrat pelapis: terutama mencakup bahan, karakteristik permukaan, ketebalan, dan keseragaman.

2) Perekat: terutama mengacu pada viskositas kerja, afinitas dan daya rekatnya pada permukaan substrat.

3) Rol baja pelapis: Ini tidak hanya sebagai pembawa perekat langsung, tetapi juga sebagai patokan pendukung untuk substrat pelapis dan rol karet, sehingga merupakan inti dari keseluruhan mekanisme pelapisan. Keseragaman lapisan dipengaruhi oleh bentuk dan toleransi posisi, kekakuan, kualitas keseimbangan dinamis dan statis, kualitas permukaan, keseragaman suhu, dan kondisi deformasi termal.

4) Rol pelapis: Rol karet mengacu pada variabel penting kualitas pelapisan, dan materialnya (seperti umur lapisan perekat), kekerasan, toleransi posisi, kekakuan, kualitas keseimbangan dinamis dan statis, kualitas permukaan, dan deformasi termal Kondisi ini juga mempengaruhi keseragaman pelapisan.

5) Mesin komposit: Ini adalah platform dasar untuk pelapisan, yang tidak hanya mencakup presisi dan sensitivitas mekanisme pengepres rol baja pelapis dan rol karet, tetapi juga desain kecepatan pengoperasian tertinggi dan stabilitas mesin secara keseluruhan.

3. Menggorok bergulir(produksi)

Roller press (peralatan yang digunakan :mesin rol) adalah untuk semakin memadatkan elektroda yang dilapisi, sehingga meningkatkan kepadatan energi baterai. Kerataan elektroda yang digulung secara langsung mempengaruhi efek pemrosesan dari proses pemotongan berikutnya, dan keseragaman bahan aktif elektroda juga secara tidak langsung mempengaruhi kinerja sel baterai.

Pemisahan (peralatan yang digunakan:mesin menggorok) adalah proses pemotongan terus-menerus kumparan potongan kutub yang lebih lebar menjadi beberapa potongan sempit dengan lebar yang diinginkan. Kegagalan patah polarizer selama pemotongan disebabkan oleh aksi geser, dan kehalusan tepi setelah pemotongan (tanpa gerinda atau tekuk) adalah kunci untuk mengevaluasi kinerja mesin penggorok.

3.1 Produksi elektroda positif

Setelah lapisan elektroda positif dikeringkan, rol harus disejajarkan dalam waktu proses. Roller digunakan untuk memadatkan pelat kutub, dan saat ini terdapat dua proses: pengepresan panas dan pengepresan dingin. Pemadatan pengepresan panas memiliki tingkat rebound yang lebih tinggi dibandingkan pengepresan dingin; Namun proses pengepresan dingin relatif sederhana dan mudah dioperasikan dan dikendalikan. Peralatan utama roller disesuaikan dengan nilai proses berikut: kepadatan pemadatan, laju pantulan, dan perpanjangan. Pada saat yang sama, penting untuk dicatat bahwa permukaan polarizer harus bebas dari keripik, balok keras, kehilangan material, tepi bergelombang, dan celah tidak boleh pecah.

3.2 Produksi elektroda negatif

Produksi elektroda negatif dioperasikan serupa dengan elektroda positif, namun desain prosesnya berbeda.