Proceso de producción de baterías de litio

2025-03-26

La batería de iones de litio es un sistema complejo, que incluye el electrodo positivo, el electrodo negativo, el diafragma, el electrolito, el recolector de fluido y el aglutinante, el agente conductor, etc. Las reacciones involucradas incluyen la reacción electroquímica del electrodo positivo y el electrodo negativo, la conducción de iones de litio, la conducción de electrones y la difusión de calor, etc. El proceso de producción de la batería de litio es largo, involucrando más de 50 procesos.

La batería de litio se puede dividir en batería cilíndrica, batería cuadrada y batería de paquete blando según la forma, y su proceso de producción tiene algunas diferencias, pero en general, el proceso de fabricación de litio se puede dividir en el primer paso (fabricación de polos), el paso intermedio (síntesis de celdas), y el último paso (formado y empaquetado). Debido a que el rendimiento de seguridad de la batería de iones de litio es muy alto, se requieren altos niveles de precisión, estabilidad y automatización en el proceso de fabricación de baterías.

El equipo eléctrico de litio son los materiales de ánodo y cátodo, materiales de diafragma, electrolito y otras materias primas a través de un proceso ordenado, el equipo de proceso de fabricación, el equipo eléctrico de litio tiene un impacto significativo en el rendimiento y el costo de la batería de litio, siendo uno de los determinantes. Según diferentes procesos tecnológicos, el equipo eléctrico de litio se puede dividir en equipo de sección frontal, equipo de sección intermedia y equipo de sección trasera. En la línea de producción de litio, el valor del equipo de sección frontal, sección intermedia y sección trasera representa aproximadamente 4:3:3.

El objetivo de producción del primer paso es completar la fabricación de placas polares (positivas y negativas). 

El proceso principal del proceso anterior es: mezcla, recubrimiento, prensado con rodillo, corte, producción, troquelado, el equipo involucrado incluye principalmente: mezclador, máquina de recubrimiento, prensa de rodillo, máquina de corte, máquina de producción, máquina de troquelado, etc.

La mezcla de suspensión (equipo utilizado: mezclador al vacío)es mezclar uniformemente los materiales de batería sólidos positivos y negativos y luego agregar solvente para agitar hasta obtener una suspensión. La mezcla de suspensión es el inicio del proceso anterior, es completar el recubrimiento subsiguiente, el rodillo y otros procesos antes de la base.

 El recubrimiento (equipo: máquina de recubrimiento)es agitar la suspensión uniformemente cubierta sobre el foil metálico y secarse en piezas positivas y negativas. Como parte clave del proceso anterior, la calidad de ejecución del proceso de recubrimiento afecta profundamente la consistencia, seguridad y ciclo de vida de la batería terminada, por lo que la máquina de recubrimiento es el equipo de mayor valor en el proceso anterior.

 El prensado con rodillo (equipo utilizado: prensa de rodillo)es comprimir aún más la hoja de electrodos recubierta para mejorar la densidad de energía de la batería. La suavidad del electrodos posterior prensado con rodillo afecta directamente el efecto de procesamiento del proceso de corte posterior, y la uniformidad del material activo del electrodo afecta indirectamente el rendimiento de la celda.

El corte (equipo utilizado: máquina de corte)es cortar continuamente la bobina ancha del polo en una serie de piezas estrechas del ancho requerido. En el proceso de corte, la pieza de polo encuentra fallas por fractura por corte, y el nivel de borde después de cortar (sin rebabas, sin abolladuras) es clave para evaluar el rendimiento de la máquina de corte.

La fabricación de películas (equipo: máquina de fabricación de películas)incluye soldar lengüetas de polo después del corte, pegar cinta protectora, envolver lengüetas de polo o usar corte láser para dar forma a las lengüetas de polo, etc., para el proceso de bobinado subsiguiente. El troquelado (equipo utilizado: máquina de troquelado) es el recubrimiento después de que la pieza polar es punteada y moldeada, para el proceso subsiguiente.

El objetivo de producción del proceso intermedio es completar la fabricación de la celda. Hay diferencias en la ruta técnica y el equipo de línea de producción del proceso intermedio para diferentes tipos de baterías de litio. 

La esencia del proceso medio es el proceso de ensamblaje. Específicamente, es el ensamblaje ordenado de las piezas polares (positivas y negativas) fabricadas en el proceso anterior con el diafragma y el electrolito. Debido a las diferentes estructuras de almacenamiento de energía de las baterías cuadradas (en rollo), cilíndricas (en rollo) y de paquete blando (en capas), hay diferencias obvias en la ruta técnica y el equipo de línea de producción de diferentes tipos de baterías de litio en el proceso medio. Específicamente, el proceso medio de las baterías cuadradas y cilíndricas incluye principalmente bobinado, inyección de líquidos y empaquetado. El equipo involucrado incluye principalmente: máquina de bobinado, máquina de inyección de líquidos, equipos de empaquetado (máquina de alimentación de carcasas, máquina de rodillos de ranura, máquina de sellado, máquina de soldadura), etc. El proceso principal del proceso medio de la batería de paquete blando es el laminado, inyección de líquidos y empaquetado. El equipo involucrado incluye principalmente máquina de laminado, máquina de inyección de líquidos y equipo de empaquetado.

Bobinado (equipo usado: máquina de bobinar)Se utiliza para enrollar la hoja del polo fabricada por el proceso de fabricación o el mecanismo de corte por troqueles en la celda de batería de iones de litio, principalmente utilizada en la producción de baterías cuadradas y redondas de litio. La máquina de enrollado se puede subdividir en dos categorías: máquina de enrollado cuadrada y máquina de enrollado cilíndrica, respectivamente para la producción de baterías de litio cuadradas y cilíndricas. En comparación con el enrollado cilíndrico, el proceso de enrollado cuadrado requiere un control de tensión más alto, por lo que la máquina de enrollado cuadrada es más difícil.

Laminación (equipo utilizado: laminadora) es la laminación de piezas de polo individuales fabricadas en el proceso de corte por troqueles en celdas de baterías de iones de litio, principalmente utilizada en la producción de baterías flexibles. En comparación con las celdas cuadradas y cilíndricas, las celdas de revestimiento blando tienen ventajas obvias en densidad de energía, seguridad y rendimiento de descarga. Sin embargo, cuando la laminadora completa una tarea de apilamiento único, implica la coordinación de múltiples subprocesos y mecanismos complejos, por lo que necesita manejar el control dinámico complejo para mejorar la eficiencia de apilamiento. La velocidad de la máquina de enrollado está directamente relacionada con la eficiencia de enrollado, y el método de mejora de la eficiencia es relativamente simple. En la actualidad, la eficiencia de producción y el rendimiento de la celda laminada no son tan buenos como los de la celda enrollada.

Máquina de inyección de líquido (equipo utilizado: máquina de inyección de líquido) es la inyección cuantitativa del electrolito de la batería en la celda.

Empaque de núcleo (equipo utilizado: máquina de carcasa, máquina de rodillos de ranura, máquina de sellado, máquina de soldadura) consiste en colocar el núcleo enrollado dentro de la carcasa del núcleo.

El objetivo de producción del proceso posterior es completar la formación y encapsulación.

 A través del proceso intermedio, se ha formado la estructura funcional de la celda de la batería de litio, la importancia del proceso posterior es activarla, a través de la detección, clasificación, ensamblaje, el uso seguro y el rendimiento estable de los productos de batería de litio. Los procesos principales de la parte posterior del proceso incluyen: formación, separación de volumen, detección, clasificación, etc. El equipo involucrado incluye principalmente: máquina de carga y descarga, equipo de detección, etc.

Formación (equipo utilizado: máquina de carga y descarga) es activar la celda a través de la primera carga, durante la cual se genera una película de pasivación efectiva (película SEI) en la superficie del electrodo negativo para lograr la "inicialización" de la batería de litio.

División de capacidad (equipo utilizado: máquina de carga y descarga), es decir, "análisis de capacidad", es cargar y descargar la celda de acuerdo con el estándar de diseño, con el fin de medir la capacidad eléctrica de la celda. La carga y descarga de la celda a través del proceso de formación y capacitancia, por lo que la máquina de carga y descarga es el equipo más comúnmente utilizado después del núcleo. La unidad de trabajo mínima de la máquina de carga y descarga es "canal". Una "unidad" (CAJA) está compuesta por varios "canales", y varias "unidades" se combinan para formar una máquina de carga y descarga.

Pruebas (equipos utilizados: equipos de prueba) deben llevarse a cabo antes y después de la carga, descarga y reposo; La clasificación consiste en clasificar y seleccionar las baterías después de la formación y separación por volumen según ciertos estándares según los resultados de las pruebas. La importancia del proceso de detección y clasificación no solo radica en eliminar productos no conformes, porque en la aplicación práctica de la batería de iones de litio, la celda a menudo se combina en paralelo y en serie, por lo que la selección de celdas con rendimiento similar es favorable para que el rendimiento general de la batería alcance el óptimo.