عملية إنتاج بطارية الليثيوم

2025-03-26

تعتبر بطارية أيون الليثيوم نظامًا معقدًا، يتضمن القطب الموجب والقطب السالب والغشاء والكهارل وجامع السائل والرباط ووكيل التوصيل وغيرها. تشمل التفاعلات المعنية التفاعل الكهروكيميائي بين القطب الموجب والقطب السالب، وتوصيل أيون الليثيوم، وتوصيل الإلكترونات، وانتشار الحرارة، إلخ. وتكون عملية إنتاج بطارية الليثيوم طويلة، حيث تشمل أكثر من 50 عملية.

Lithium battery can be divided into cylindrical battery, square battery and soft package battery according to the form, and its production process has some differences, but overall, the lithium manufacturing process can be divided into the first step (pole manufacturing), the middle step (cell synthesis), the last step (forming and packaging). Because the safety performance of lithium ion battery is very high, the accuracy, stability and automation level of lithium battery equipment are highly required in the battery manufacturing process.

تتكون معدات الطاقة الليثيوم من مواد الأقطاب السالبة والموجبة، ومواد الحاجز، والإلكتروليت وغيرها من المواد الخام من خلال عملية منظمة، وتؤثر معدات البطارية الليثيوم بشكل كبير على أداء وتكلفة بطارية الليثيوم، وهي واحدة من المحددات. حسب العمليات التكنولوجية المختلفة، يمكن تقسيم معدات الطاقة الليثيوم إلى معدات القسم الأمامي، ومعدات القسم الأوسط، ومعدات القسم الخلفي. في خط إنتاج الليثيوم، تمثل قيمة معدات القسم الأمامي والوسيط والخلفي حوالي 4:3:3.

الهدف من إنتاج الخطوة الأولى هو إكمال تصنيع (الصفائح الموجبة والسالبة). 

العملية الرئيسية في العملية السابقة هي: الخلط، التغطية، الضغط الأسطواني، القطع، الإنتاج، قطع القوالب، المعدات المعنية تشمل بشكل رئيسي: الخلاط، آلة التغطية، ضغط الأسطوانة، آلة الشرائح، آلة الإنتاج، آلة قطع القوالب وغيرها.

خلط الملاط (المعدات المستخدمة: خلاط فراغي) is to mix positive and negative solid battery materials evenly and then add solvent to stir into slurry. Slurry mixing is the beginning of the previous process, is to complete the subsequent coating, roller and other processes prior to the foundation.

 التغطية (المعدات: آلة التغطية) is to stir the slurry evenly coated on the metal foil and dried into positive and negative pieces. As the core part of the previous process, the execution quality of the coating process profoundly affects the consistency, safety and life cycle of the finished battery, so the coating machine is the highest value of the equipment in the previous process.

 الضغط الأسطواني (المعدات المستخدمة: ضغط الأسطوانة) is to further compress the coated electrode sheet to improve the energy density of the battery. The smoothness of the roller – pressed rear electrode directly affects the processing effect of the post – sequence cutting process, and the uniformity of the active material of the electrode indirectly affects the performance of the cell.

التقطيع (المعدات المستخدمة: آلة التقطيع) is to continuously slice the wider coil of pole into a number of narrow pieces of required width. In the process of cutting, the pole slice encounters shearing fracture failure, and the level of edge after cutting (no burr, no buckling) is the key to evaluate the performance of the slicing machine.

صنع الفيلم (المعدات: آلة صنع الفيلم) includes welding pole lugs after cutting, pasting protective tape, wrapping pole lugs or using laser cutting to shape pole lugs, etc., for subsequent winding process. Die cutting (used equipment: die cutting machine) is the coating after the pole piece punching molding, for the subsequent process.

الهدف الإنتاجي للعملية المتوسطة هو إكمال تصنيع الخلية. هناك اختلافات في الطريق الفني ومعدات خط الإنتاج للعملية المتوسطة لأنواع مختلفة من بطاريات الليثيوم. 

The essence of the middle process is the assembly process. Specifically, it is the orderly assembly of the (positive and negative) pole pieces made from the previous process with the diaphragm and electrolyte. Due to the different energy storage structures of square (roll), cylindrical (roll) and soft pack (layer) batteries, there are obvious differences in the technical route and production line equipment of different types of lithium batteries in the middle process. Specifically, the middle process of square and cylindrical battery mainly includes winding, liquid injection and packaging. The equipment involved mainly includes: winding machine, liquid injection machine, packaging equipment (shell feeding machine, groove rolling machine, sealing machine, welding machine), etc. The main process of the middle process of the soft pack battery is laminating, liquid injection and packaging. The equipment involved mainly includes laminating machine, liquid injection machine and packaging equipment.

اللف (المعدات المستخدمة: ماكينة اللف)يستخدم للف ورقة القطب المصنوعة من عملية التصنيع أو آلية قطع اللف في خلية بطارية أيونات الليثيوم، ويستخدم بشكل رئيسي في إنتاج بطاريات الليثيوم المربعة والجولة. يمكن تقسيم ماكينة اللف إلى نوعين: ماكينة لف مربعة، ماكينة لف أسطوانية، لكل منهما إنتاج بطاريات الليثيوم المربعة والأسطوانية على التوالي. بالمقارنة مع اللف الأسطواني، تتطلب عملية اللف المربعة تحكم أكبر في التوتر، لذلك فإن ماكينة اللف المربعة تكون أكثر صعوبة.

الترقيم (المعدات المستخدمة: ماكينة الترقيم) is the lamination of single pole pieces made in the die cutting process into lithium-ion battery cells, mainly used in the production of flexible battery. Compared with square and cylindrical cells, soft-clad cells have obvious advantages in energy density, safety and discharge performance. However, when the laminator completes a single stacking task, it involves the coordination of multiple sub-processes and complex mechanisms, so it needs to deal with complex dynamics control to improve the stacking efficiency. The speed of winding machine is directly related to the winding efficiency, and the method of efficiency enhancement is relatively simple. At present, the production efficiency and yield of laminated cell are not as good as those of wound cell.

ماكينة حقن السوائل (المعدات المستخدمة: ماكينة حقن السوائل) is the quantitative injection of battery electrolyte into the cell.

التغليف الأساسي (المعدات المستخدمة: آلة القشرة، آلة التدحرج، آلة الختم، آلة اللحام) is to put the coiling core into the shell of the core.

الهدف الإنتاجي من العملية الأخيرة هو إكمال التكوين والتغليف.

 من خلال العملية المتوسطة، تم تشكيل الهيكل الوظيفي لخلايا بطاريات الليثيوم، وتكمن أهمية العملية الأخيرة في تنشيطها، من خلال الفحص، والفرز، والتجميع، واستخدام سلامة وأداء بطاريات الليثيوم المستقرة. تشمل العملية الرئيسية في الجزء الأخير من العملية: التكوين، الفصل الحجمي، الفحص، الفرز، إلخ. تشمل المعدات المعنية بشكل رئيسي: آلة الشحن والتفريغ، معدات الفحص، إلخ.

التكوين (المعدات المستخدمة: آلة الشحن والتفريغ) is to activate the cell through the first charge, during which effective passivation film (SEI film) is generated on the negative electrode surface to achieve the “initialization” of the lithium battery.

تقسيم السعة (المعدات المستخدمة: آلة الشحن والتفريغ), namely, “analysis capacity”, is to charge and discharge the cell in accordance with the design standard, in order to measure the electric capacity of the cell. Charge and discharge of the cell through the formation, capacitive process, so the charge and discharge machine is the most commonly used after the core equipment. The minimum working unit of charge-discharge machine is “channel”. A “unit” (BOX) is composed of a number of “channels”, and a number of “units” are combined together to form a charge-discharge machine.

الفحص (المعدات المستخدمة: معدات الفحص) يجب إجراؤه قبل وبعد الشحن والتفريغ والانتظار؛ الفرز هو تصنيف واختيار البطاريات بعد التكوين والفصل الحجمي وفقًا لمعايير معينة بناءً على نتائج الاختبار. تكمن أهمية عملية الفحص والفرز ليس فقط في القضاء على المنتجات غير المؤهلة، لأنه في التطبيق العملي لبطارية الليثيوم أيون، غالبًا ما يتم دمج الخلية بالتوازي وفي سلسلة، لذا فإن اختيار الخلية ذات الأداء المماثل يساعد على تحسين الأداء العام للبطارية لتحقيق الأمثل.