लिथियम बैटरी उत्पादन प्रक्रिया

2025-03-26

लिथियम आयन बैटरी एक जटिल प्रणाली है, जिसमें पॉजिटिव इलेक्ट्रोड, निगेटिव इलेक्ट्रोड, डायाफ्राम, इलेक्ट्रोलाइट, तरल संग्रहकर्ता और बाइंडर, चालक एजेंट आदि शामिल होते हैं। इसमें शामिल प्रतिक्रियाएँ पॉजिटिव इलेक्ट्रोड और निगेटिव इलेक्ट्रोड की इलेक्ट्रोकैमिकल प्रतिक्रिया, लिथियम आयन संवहनीकरण, इलेक्ट्रॉन संवहनीकरण और गर्मी प्रसार आदि होती हैं। लिथियम बैटरी का उत्पादन प्रक्रिया लंबी है, जिसमें 50 से अधिक प्रक्रियाएँ शामिल होती हैं।

लिथियम बैटरी को आकार के अनुसार सिलेंड्रिकल बैटरी, स्क्वायर बैटरी और सॉफ्ट पैकेज बैटरी में बाँटा जा सकता है, और इसके उत्पादन प्रक्रिया में कुछ अंतर होते हैं, लेकिन समग्र रूप से, लिथियम निर्माण प्रक्रिया को पहले चरण (पोल निर्माण), मध्य चरण (सेल संश्लेषण), अंतिम चरण (आकार देना और पैकेजिंग) में बाँटा जा सकता है। क्योंकि लिथियम आयन बैटरी की सुरक्षा प्रदर्शन बहुत उच्च होती है, बैटरी उत्पादन प्रक्रिया में लिथियम बैटरी उपकरण की सटीकता, स्थिरता और स्वचालन स्तर की उच्च मांग होती है।

लिथियम इलेक्ट्रिक उपकरण एनोड और कैथोड सामग्री, डायाफ्राम सामग्री, इलेक्ट्रोलाइट और अन्य कच्चे माल को क्रमबद्ध प्रक्रिया, निर्माण प्रक्रिया उपकरण के माध्यम से संचालित करता है, लिथियम इलेक्ट्रिक उपकरण का लिथियम बैटरी के प्रदर्शन और लागत पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, यह एक निर्धारक में से एक है। विभिन्न तकनीकी प्रक्रियाओं के अनुसार, लिथियम इलेक्ट्रिक उपकरण को अग्र भाग उपकरण, मध्य भाग उपकरण और पश्च भाग उपकरण में विभाजित किया जा सकता है। लिथियम उत्पादन लाइन में, अग्र भाग, मध्य भाग और पश्च भाग उपकरण का मूल्य लगभग 4:3:3 है।

पहले चरण का उत्पादन उद्देश्य (सकारात्मक और नकारात्मक) ध्रुवीय प्लेटों का निर्माण पूरा करना है। 

पहले की प्रक्रिया की मुख्य प्रक्रिया है: मिश्रण, कोटिंग, रोलर प्रेसिंग, काटना, उत्पादन, डाई काटना, इसमें शामिल उपकरण मुख्य रूप से हैं: मिक्सर, कोटिंग मशीन, रोलर प्रेस, स्लाइसिंग मशीन, उत्पादन मशीन, डाई कटिंग मशीन आदि।

स्लरी मिश्रण (उपयोग में आने वाला उपकरण: वैक्यूम मिक्सर)सकारात्मक और नकारात्मक ठोस बैटरी सामग्री को समान रूप से मिलाना है और फिर घोल बनाने के लिए सॉल्वेंट मिलाना है। स्लरी मिश्रण पिछली प्रक्रिया की शुरुआत है, यह बाद की कोटिंग, रोलर और अन्य प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए आधार प्रदान करता है।

 कोटिंग (उपकरण: कोटिंग मशीन)स्लरी को समान रूप से धातु की फॉइल पर कोट करना और इसे सकारात्मक और नकारात्मक टुकड़ों में सुखाना है। पिछले प्रक्रिया का एक मुख्य भाग होने के नाते, कोटिंग प्रक्रिया का कार्यान्वयन गुणवत्ता समाप्त बैटरी की स्थिरता, सुरक्षा और जीवन चक्र पर गहरा प्रभाव डालता है, इसलिए कोटिंग मशीन पिछले प्रक्रिया की सबसे उच्च मूल्य की मशीन है।

 रोलर प्रेसिंग (उपयोग में आने वाला उपकरण: रोलर प्रेस)कोटेड इलेक्ट्रोड शीट को और अधिक संकुचित करना है ताकि बैटरी की ऊर्जा घनत्व में सुधार हो सके। रोलर से दबाए गए पिछले इलेक्ट्रोड की चिकनाई सीधे बाद की प्रक्रिया की काटने की प्रक्रिया पर प्रसंस्करण प्रभाव को प्रभावित करती है, और इलेक्ट्रोड के सक्रिय सामग्री की समानता अप्रत्यक्ष रूप से सेल के प्रदर्शन को प्रभावित करती है।

स्लिटिंग (उपयोग में आने वाला उपकरण: स्लिटिंग मशीन)पोल की चौड़ी कॉइल को आवश्यक चौड़ाई के कई संकर टुकड़ों में लगातार काटना है। काटने की प्रक्रिया में, पोल स्लाइस को कतरन विफलता का सामना करना पड़ता है, और काटने के बाद के किनारे का स्तर (कोई बुर, कोई मोड़) स्लिटिंग मशीन की प्रदर्शन को आंकने के लिए कुंजी है।

फिल्म निर्माताकरण (उपकरण: फिल्म बनाने वाली मशीन)काटने के बाद पोल लुग को वेल्ड करना, सुरक्षात्मक टेप चिपकाना, पोल लुग को लपेटना या पोल लुग को आकार देने के लिए लेजर काटने का उपयोग करना आदि शामिल है, ताकि आगे की वाइंडिंग प्रक्रिया के लिए। डाई कटिंग (उपयोग में आने वाला उपकरण: डाई कटिंग मशीन) ध्रुवीय टुकड़े के पंचिंग मोल्डिंग के बाद कोटिंग है, आगे की प्रक्रिया के लिए।

मध्य चरण के उत्पादन लक्ष्य सेल के निर्माण को पूरा करना है। विभिन्न प्रकार की लिथियम बैटरी के लिए मध्य प्रक्रिया की तकनीकी मार्ग और उत्पादन लाइन उपकरण में भिन्नताएँ होती हैं। 

मध्य प्रक्रिया का सार संयोजन प्रक्रिया है। विशेष रूप से, यह पिछली प्रक्रिया से बने (सकारात्मक और नकारात्मक) ध्रुव टुकड़ों की डायाफ्राम और इलेक्ट्रोलाइट के साथ व्यवस्थित संयोजन है। वर्गाकार (रोल), बेलनाकार (रोल) और सॉफ्ट पैक (परत) बैटरियों की विभिन्न ऊर्जा भंडारण संरचनाओं के कारण, मध्य प्रक्रिया में विभिन्न प्रकार की लिथियम बैटरियों के तकनीकी मार्ग और उत्पादन लाइन उपकरणों में स्पष्ट अंतर हैं। विशेष रूप से, वर्गाकार और बेलनाकार बैटरी की मध्य प्रक्रिया में मुख्य रूप से वाइंडिंग, तरल इंजेक्शन और पैकेजिंग शामिल हैं। इसमें शामिल उपकरणों में मुख्य रूप से शामिल हैं: वाइंडिंग मशीन, तरल इंजेक्शन मशीन, पैकेजिंग उपकरण (शेल फीडिंग मशीन, ग्रूव रोलिंग मशीन, सीलिंग मशीन, वेल्डिंग मशीन), आदि। सॉफ्ट पैक बैटरी की मध्य प्रक्रिया की मुख्य प्रक्रिया लैमिनेटिंग, तरल इंजेक्शन और पैकेजिंग है। इसमें शामिल उपकरणों में मुख्य रूप से लैमिनेटिंग मशीन, तरल इंजेक्शन मशीन और पैकेजिंग उपकरण शामिल हैं।

विंडिंग (उपयोग की गई उपकरण: विंडिंग मशीन)पोल शीट को बैटरी सेल में लघुत्वता आयन बैटरी के लिए बनावटी प्रक्रिया या वाइंडिंग डाई कटिंग तंत्र द्वारा लपेटने के लिए उपयोग किया जाता है, जिसका मुख्य रूप से वर्ग और गोल लघुत्वता बैटरी के उत्पादन में उपयोग होता है। वाइंडिंग मशीन को वर्ग वाइंडिंग मशीन और सिलिंड्रिकल वाइंडिंग मशीन दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है, जो क्रमशः वर्ग और सिलिंड्रिकल लघुत्वता बैटरी उत्पादन के लिए होती हैं। सिलिंड्रिकल वाइंडिंग की तुलना में, वर्ग वाइंडिंग प्रक्रिया में उच्च तनाव नियंत्रण की आवश्यकता होती है, इसलिए वर्ग वाइंडिंग मशीन अधिक कठिन होती है।

लेमिनेशन (उपकरण का उपयोग: लेमिनेटर) बैटरी सेल में लघुत्वता बैटरी के सेल में डाई कटिंग प्रक्रिया में बनाए गए एकल पोल पीस की लेमिनेशन है, जिसका मुख्य रूप से फ्लेक्सिबल बैटरी के उत्पादन में उपयोग होता है। वर्ग और सिलिंड्रिकल सेल की तुलना में, सॉफ्ट-क्लेड सेल में ऊर्जा घनत्व, सुरक्षा और डिस्चार्ज प्रदर्शन में स्पष्ट लाभ होते हैं। हालाँकि, जब लेमिनेटर एकल स्टैकिंग कार्य पूरा करता है, तो इसमें कई उप-प्रक्रियाओं और जटिल तंत्रों का समन्वय शामिल होता है, इसलिए इसे स्टैकिंग दक्षता बढ़ाने के लिए जटिल गतिशीलता नियंत्रण से निपटने की आवश्यकता है। वाइंडिंग मशीन की गति सीधे वाइंडिंग दक्षता से संबंधित होती है, और दक्षता बढ़ाने की विधि अपेक्षाकृत सरल होती है। वर्तमान में, लेमिनेटेड सेल की उत्पादन दक्षता और यील्ड वाइंडेड सेल की तुलना में अच्छी नहीं हैं।

तरल इंजेक्शन मशीन (उपयोग किए गए उपकरण: तरल इंजेक्शन मशीन) बैटरी इलेक्ट्रोलाइट का सेल में मात्रात्मक इंजेक्शन है।

कोर पैकेजिंग (उपकरण का उपयोग: शेल मशीन, ग्रूव रोलिंग मशीन, सीलिंग मशीन, वेल्डिंग मशीन) यह कोर के कोइलिंग को कोर के शेल में डालने के लिए होती है।

पिछली प्रक्रिया का उत्पादन लक्ष्य निर्माण और अनुबंधन को पूरा करना है।

 मध्य प्रक्रिया के द्वारा, लघुत्वता बैटरी सेल की कार्यात्मक संरचना का निर्माण हो चुका है, पिछली प्रक्रिया का महत्व इसे सक्रिय करना है, जांच, сортिंग, असेंबली के माध्यम से, सुरक्षात्मक, स्थिर प्रदर्शन वाले लघुत्वता बैटरी उत्पादों का उपयोग करना है। प्रक्रिया के पिछले भाग की मुख्य प्रक्रिया में शामिल हैं: निर्माण, मात्रा पृथक्करण, जांच, сортिंग, आदि। इसमें शामिल उपकरण मुख्य रूप से हैं: चार्जिंग और डिस्चार्जिंग मशीन, जांच उपकरण, आदि।

निर्माण (उपकरण का उपयोग: चार्ज-डिस्चार्ज मशीन) सेल को पहले चार्ज के माध्यम से सक्रिय करना है, जिसके दौरान नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह पर प्रभावी पैसिवेशन फिल्म (SEI फिल्म) उत्पन्न होती है ताकि लघुत्वता बैटरी का "आरंभिककरण" किया जा सके।

क्षमता विभाजन (उपकरण का उपयोग: चार्जिंग और डिस्चार्जिंग मशीन), यानी "विश्लेषण क्षमता", सेल को डिजाइन मानक के अनुसार चार्ज और डिस्चार्ज करना है, ताकि सेल की विद्युत क्षमता को मापा जा सके। निर्माण, कैपेसिटिव प्रक्रिया के माध्यम से सेल का चार्ज और डिस्चार्ज, इसलिए चार्ज और डिस्चार्ज मशीन सबसे सामान्य रूप से प्रयुक्त कोर उपकरण होती है। चार्ज-डिस्चार्ज मशीन की न्यूनतम कार्य इकाई "चैनल" होती है। एक "यूनिट" (BOX) कई "चैनलों" से मिलकर बनता है, और कई "यूनिट्स" एक साथ मिलकर एक चार्ज-डिस्चार्ज मशीन का निर्माण करते हैं।

परीक्षा (उपयोग किया गया उपकरण: परीक्षण उपकरण)चार्जिंग, डिस्चार्जिंग और स्टैंडिंग से पहले और बाद में किया जाना चाहिए; छंटाई का अर्थ है बैटरी को निर्माण और मात्रा विभाजन के बाद, परीक्षण परिणामों के अनुसार कुछ मानकों के अनुसार वर्गीकृत और चयनित करना। पहचान और छंटाई प्रक्रिया का महत्व केवल अयोग्य उत्पादों को समाप्त करने में नहीं है, क्योंकि लिथियम आयन बैटरी के व्यावहारिक अनुप्रयोग में, सेल अक्सर समानांतर और श्रृंखला में संयोजित होते हैं, इसलिए समान प्रदर्शन वाले सेल का चयन बैटरी के समग्र प्रदर्शन को अनुकूलतम प्राप्त करने में सहायक होता है।