Processus de production de batteries au lithium

2025-03-26

La batterie lithium-ion est un système complexe, comprenant l'électrode positive, l'électrode négative, le diaphragme, l'électrolyte, le collecteur de fluide et le liant, ainsi que l'agent conducteur, etc. Les réactions impliquées comprennent la réaction électrochimique de l'électrode positive et de l'électrode négative, la conduction des ions lithium, la conduction des électrons et la diffusion de la chaleur, etc. Le processus de production de la batterie lithium est long, impliquant plus de 50 processus.

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.

Les équipements électriques au lithium sont les matériaux d'anode et de cathode, les matériaux de diaphragme, l'électrolyte et d'autres matières premières suivant un processus ordonné. Cela affecte de manière significative la performance et le coût de la batterie lithium, et est l'un des déterminants. Selon les différents processus technologiques, les équipements électriques au lithium peuvent être divisés en équipements de section avant, équipements de section intermédiaire et équipements de section arrière. Dans la ligne de production de lithium, la valeur des équipements de section avant, section intermédiaire et section arrière représente environ 4:3:3.

L'objectif de production de la première étape est de compléter la fabrication des plaques polaires (positives et négatives). 

Le principal processus de l'étape précédente est : mélange, revêtement, pressage à rouleau, découpe, production, découpe à l'emporte-pièce, les équipements impliqués comprennent principalement : mélangeur, machine de revêtement, presse à rouleaux, machine de découpe, machine de production, machine de découpe à l'emporte-pièce, etc.

Mélange de pâte (équipement utilisé : mélangeur sous vide) 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.

 Revêtement (équipement : machine de revêtement) 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.

 Pressage à rouleaux (équipement utilisé : presse à rouleaux) 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.

Découpe (équipement utilisé : machine de découpe) 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.

Fabrication de film (équipement : machine de fabrication de film) 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.

L'objectif de production du processus intermédiaire est de compléter la fabrication de la cellule. Il y a des différences dans la route technique et l'équipement de la ligne de production du processus intermédiaire pour différents types de batteries lithium. 

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.

L'enroulement (équipement utilisé : machine d'enroulement)est utilisé pour enrouler la feuille de pôle fabriquée par le processus de fabrication ou le mécanisme de découpe à enroulement dans la cellule de batterie de lithium-ion, principalement utilisé dans la production de batteries lithium carrées et rondes. La machine d'enroulement peut être subdivisée en machine d'enroulement carrée et machine d'enroulement cylindrique, respectivement pour la production de batteries lithium carrées et cylindriques. Par rapport à l'enroulement cylindrique, le processus d'enroulement carré nécessite un contrôle de tension plus élevé, donc la machine d'enroulement carrée est plus difficile.

La stratification (équipement utilisé : stratificateur) 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.

La machine d'injection de liquide (équipement utilisé : machine d'injection de liquide) is the quantitative injection of battery electrolyte into the cell.

Emballage principal (équipement utilisé : machine à coques, machine à rouleaux à rainure, machine de scellage, machine de soudage) is to put the coiling core into the shell of the core.

L'objectif de production de ce processus est de compléter la formation et l'encapsulation.

 Par le processus intermédiaire, la structure fonctionnelle de la cellule de batterie lithium a été formée, la signification du processus ultérieur est de l'activer, à travers la détection, le tri, l'assemblage, l'utilisation de sécurité, des performances stables des produits de batterie lithium. Le principal processus de la partie ultérieure du processus comprend : formation, séparation de volume, détection, tri, etc. Les équipements impliqués comprennent principalement : machine de charge et de décharge, équipements de détection, etc.

Formation (équipement utilisé : machine de charge-décharge) 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.

Séparation de capacité (équipement utilisé : machine de charge-décharge), 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.

Test (équipement utilisé : équipement de test)doit être effectué avant et après la charge, la décharge et le repos ; Le tri consiste à classer et sélectionner les batteries après formation et séparation de volume selon certaines normes selon les résultats des tests. L'importance du processus de détection et de tri est non seulement d'éliminer les produits non conformes, car dans l'application pratique de la batterie lithium-ion, la cellule est souvent combinée en parallèle et en série, donc la sélection de cellules avec des performances similaires est favorable à la performance globale de la batterie pour atteindre l'optimal.