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.

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.

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) 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.

 El recubrimiento (equipo: máquina de recubrimiento) 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.

 El prensado con rodillo (equipo utilizado: prensa de rodillo) 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.

El corte (equipo utilizado: máquina de corte) 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.

La fabricación de películas (equipo: máquina de fabricación de películas) 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.

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. 

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.

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) 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.

Máquina de inyección de líquido (equipo utilizado: máquina de inyección de líquido) is the quantitative injection of battery electrolyte into the cell.

Empaque de núcleo (equipo utilizado: máquina de carcasa, máquina de rodillos de ranura, máquina de sellado, máquina de soldadura) is to put the coiling core into the shell of the core.

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) 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.

División de capacidad (equipo utilizado: máquina de carga y descarga), 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.

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.