Proses Produksi Baterai Lithium

2025-03-26

Baterai ion lithium adalah sistem yang kompleks, termasuk elektroda positif, elektroda negatif, membran, elektroda, kolektor fluida, dan pengikat, agen konduktif, dll. Reaksi yang terlibat mencakup reaksi elektrokimia elektroda positif dan negatif, konduksi ion lithium, konduksi elektron, dan difusi panas, dll. Proses produksi baterai lithium panjang, melibatkan lebih dari 50 proses.

Baterai lithium dapat dibagi menjadi baterai silinder, baterai persegi, dan baterai paket lunak menurut bentuknya, dan proses produksinya memiliki beberapa perbedaan, namun secara keseluruhan, proses pembuatan lithium dapat dibagi menjadi langkah pertama (pembuatan kutub), langkah tengah (sintesis sel), dan langkah terakhir (pembentukan dan pengemasan). Karena kinerja keamanan baterai ion lithium sangat tinggi, tingkat akurasi, stabilitas, dan otomatisasi peralatan baterai sangat dibutuhkan dalam proses pembuatan baterai.

Peralatan listrik lithium adalah bahan anoda dan katoda, bahan diaphgram, elektroda, dan bahan baku lainnya melalui proses yang teratur, peralatan proses manufaktur, peralatan listrik lithium memiliki dampak signifikan pada kinerja dan biaya baterai lithium, merupakan salah satu faktor penentu. Menurut berbagai proses teknologi, peralatan listrik lithium dapat dibagi menjadi peralatan bagian depan, peralatan bagian tengah, dan peralatan bagian belakang. Dalam jalur produksi lithium, nilai peralatan bagian depan, bagian tengah, dan bagian belakang masing-masing berjumlah sekitar 4:3:3.

Tujuan produksi langkah pertama adalah menyelesaikan pembuatan pelat polar (positif dan negatif).  

Proses utama dari proses sebelumnya adalah: mencampur, melapisi, menekan rol, memotong, produksi, pemotongan cetakan, peralatan yang terlibat terutama terdiri dari: mixer, mesin pelapis, press rol, mesin pemotong, mesin produksi, mesin pemotongan cetakan, dan sebagainya.

Pencampuran slurry (peralatan yang digunakan: mixer vakum) adalah untuk mencampur bahan baterai padat positif dan negatif secara merata dan kemudian menambahkan pelarut untuk diaduk menjadi slurry. Pencampuran slurry adalah awal dari proses sebelumnya, merupakan dasar untuk menyelesaikan proses pelapisan, rol, dan proses lainnya.

  Pelapisan (peralatan: mesin pelapis) adalah untuk mengaduk slurry secara merata yang dilapisi pada foil logam dan dikeringkan menjadi potongan positif dan negatif. Sebagai bagian inti dari proses sebelumnya, kualitas pelaksanaan proses pelapisan sangat memengaruhi konsistensi, keamanan, dan siklus hidup baterai yang sudah jadi, sehingga mesin pelapis adalah peralatan yang memiliki nilai tertinggi dalam proses sebelumnya.

  Menekan rol (peralatan yang digunakan: press rol) adalah untuk memampatkan lebih lanjut lembaran elektroda yang telah dilapisi untuk meningkatkan densitas energi baterai. Kehalusan elektroda belakang yang ditekan rol secara langsung memengaruhi efek pengolahan dari proses pemotongan urutan setelahnya, dan keseragaman bahan aktif elektroda secara tidak langsung memengaruhi kinerja sel.

Pemotongan (peralatan yang digunakan: mesin pemotongan) adalah untuk terus-menerus memotong koil polaris yang lebih lebar menjadi sejumlah potongan sempit dengan lebar yang diperlukan. Dalam proses pemotongan, potongan pole mengalami kegagalan patah geser, dan tingkat tepi setelah pemotongan (tanpa burr, tanpa pembengkokan) adalah kunci untuk mengevaluasi kinerja mesin pemotong.

Pembuatan film (peralatan: mesin pembuatan film) mencakup pengelasan lugs pole setelah pemotongan, menempelkan pita pelindung, membungkus lugs pole atau menggunakan pemotongan laser untuk membentuk lugs pole, dan sebagainya, untuk proses gulung selanjutnya. Pemotongan cetakan (peralatan yang digunakan: mesin pemotongan cetakan) adalah pelapisan setelah pemotongan potongan pole dan pembentukan, untuk proses selanjutnya.

Tujuan produksi dari proses tengah adalah menyelesaikan pembuatan sel. Terdapat perbedaan dalam jalur teknis dan peralatan jalur produksi dari proses tengah untuk berbagai jenis baterai lithium. 

Esensi proses tengah adalah proses perakitan. Secara khusus, ini adalah perakitan yang teratur dari bagian kutub (positif dan negatif) yang dibuat dari proses sebelumnya dengan diafragma dan elektrolit. Karena struktur penyimpanan energi yang berbeda dari baterai kotak (gulungan), silindris (gulungan) dan soft pack (lapisan), terdapat perbedaan yang jelas dalam jalur teknis dan peralatan lini produksi dari berbagai jenis baterai lithium dalam proses tengah. Secara khusus, proses tengah dari baterai kotak dan silindris terutama mencakup penggulungan, injeksi cairan, dan pengemasan. Peralatan yang terlibat terutama meliputi: mesin penggulungan, mesin injeksi cairan, peralatan pengemasan (mesin pemberi cangkang, mesin penggulung alur, mesin penyegel, mesin pengelasan), dll. Proses utama dari proses tengah baterai soft pack adalah laminasi, injeksi cairan, dan pengemasan. Peralatan yang terlibat terutama mencakup mesin laminasi, mesin injeksi cairan, dan peralatan pengemasan.

Penggulungan (peralatan yang digunakan: mesin penggulungan) digunakan untuk menggulung lembaran kutub yang dibuat oleh proses pembuatan atau mekanisme pemotongan die menjadi sel baterai baterai ion lithium, yang terutama digunakan dalam produksi baterai lithium kotak dan bulat. Mesin penggulungan dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu mesin penggulungan kotak dan mesin penggulungan silindris, masing-masing untuk produksi baterai lithium kotak dan silindris. Dibandingkan dengan penggulungan silindris, proses penggulungan kotak memerlukan kontrol ketegangan yang lebih tinggi, sehingga mesin penggulungan kotak lebih sulit.

Laminasi (peralatan yang digunakan: laminator) adalah laminasi dari bagian kutub tunggal yang dibuat dalam proses pemotongan die ke dalam sel baterai ion lithium, yang terutama digunakan dalam produksi baterai fleksibel. Dibandingkan dengan sel kotak dan silindris, sel yang dilapisi lunak memiliki keunggulan yang jelas dalam kepadatan energi, keselamatan dan kinerja pelepasan. Namun, ketika laminator menyelesaikan tugas penumpukan tunggal, itu melibatkan koordinasi dari beberapa sub-proses dan mekanisme yang kompleks, sehingga perlu menangani kontrol dinamika yang kompleks untuk meningkatkan efisiensi penumpukan. Kecepatan mesin penggulungan terkait langsung dengan efisiensi penggulungan, dan metode peningkatan efisiensi relatif sederhana. Saat ini, efisiensi produksi dan hasil sel terlaminasi tidak sebaik sel yang digulung.

Mesin injeksi cairan (peralatan yang digunakan: mesin injeksi cairan) adalah injeksi kuantitatif elektrolit baterai ke dalam sel.

Pengemasan inti (peralatan yang digunakan: mesin cangkang, mesin penggulung alur, mesin penyegel, mesin pengelasan) adalah menempatkan inti gulungan ke dalam cangkang inti.

Tujuan produksi dari proses terakhir adalah menyelesaikan pembentukan dan pengemasan.

 Melalui proses tengah, struktur fungsional dari sel baterai lithium telah terbentuk, arti dari proses terakhir adalah mengaktifkannya, melalui deteksi, pengurutan, perakitan, penggunaan produk baterai lithium yang aman dan berkinerja stabil. Proses utama dari bagian terakhir dari proses ini mencakup: pembentukan, pemisahan volume, deteksi, pengurutan, dll. Peralatan yang terlibat terutama meliputi: mesin pengisi daya dan pelepasan, peralatan deteksi, dll.

Pembentukan (alat yang digunakan: mesin pengisian-pengosongan) adalah untuk mengaktifkan sel melalui pengisian pertama, di mana film passivasi yang efektif (film SEI) dihasilkan di permukaan elektroda negatif untuk mencapai "inisialisasi" baterai lithium.

Pembagian kapasitas (alat yang digunakan: mesin pengisian dan pengosongan), yaitu "kapasitas analisis", adalah untuk mengisi dan mengosongkan sel sesuai dengan standar desain, guna mengukur kapasitas listrik sel. Pengisian dan pengosongan sel melalui pembentukan, proses kapasitif, sehingga mesin pengisian dan pengosongan adalah alat yang paling umum digunakan setelah peralatan inti. Satuan kerja minimum dari mesin pengisian-pengosongan adalah “saluran”. Sebuah “unit” (KOTAK) terdiri dari sejumlah “saluran”, dan sejumlah “unit” digabungkan bersama untuk membentuk mesin pengisian-pengosongan.

Pengujian (alat yang digunakan: peralatan pengujian) harus dilakukan sebelum dan setelah pengisian, pengosongan, dan penempatan; Pengurutan adalah untuk mengklasifikasikan dan memilih baterai setelah pembentukan dan pemisahan volume sesuai dengan standar tertentu berdasarkan hasil uji. Signifikansi proses deteksi dan pengurutan tidak hanya untuk mengeliminasi produk yang tidak memenuhi syarat, karena dalam aplikasi praktis baterai lithium ion, sel sering dikombinasikan secara paralel dan seri, jadi pemilihan sel dengan kinerja yang serupa mendukung kinerja keseluruhan baterai untuk mencapai yang optimal.