Processo di produzione della batteria al litio

2025-03-26

La batteria agli ioni di litio è un sistema complesso, che include elettrodo positivo, elettrodo negativo, diaframma, elettrolita, collettore di fluidi e legante, agente conduttivo, ecc. Le reazioni coinvolte includono la reazione elettrochimica dell'elettrodo positivo e dell'elettrodo negativo, la conduzione degli ioni di litio, la conduzione degli elettroni e la diffusione del calore, ecc. Il processo di produzione della batteria al litio è lungo e coinvolge più di 50 processi.

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.

Le attrezzature elettriche al litio includono materiali anodici e catodici, materiali per diaframmi, elettroliti e altre materie prime attraverso un processo ordinato, l'attrezzatura per il processo di produzione, l'attrezzatura elettrica al litio ha un impatto significativo sulle prestazioni e sul costo della batteria al litio, ed è uno dei determinanti. A seconda dei diversi processi tecnologici, l'attrezzatura elettrica al litio può essere suddivisa in attrezzature della sezione anteriore, attrezzature della sezione intermedia e attrezzature della sezione posteriore. Nella linea di produzione del litio, il valore delle attrezzature della sezione anteriore, della sezione intermedia e della sezione posteriore rappresenta circa 4:3:3.

L'obiettivo di produzione del primo passaggio è completare la fabbricazione delle piastre polari (positive e negative). 

Il processo principale del processo precedente è: miscelazione, rivestimento, pressatura a rullo, taglio, produzione, fustellatura, le attrezzature coinvolte includono principalmente: miscelatore, macchina di rivestimento, pressa a rullo, macchina da taglio, macchina di produzione, macchina fustellatrice e così via.

La miscelazione della slurria (attrezzatura utilizzata: miscelatore sottovuoto) 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.

 Rivestimento (attrezzatura: macchina per rivestimento) 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.

 Presse a rullo (attrezzatura utilizzata: pressa a rullo) 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.

Taglio (attrezzatura utilizzata: macchina da taglio) 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.

Produzione di film (attrezzatura: macchina per produzione di 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.

Il obiettivo di produzione del processo di metà corso è completare la fabbricazione della cella. Ci sono differenze nel percorso tecnico e nella dotazione di linea di produzione del processo di metà corso per diversi tipi di batterie al 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.

Avvolgimento (attrezzatura utilizzata: macchina da avvolgere) è utilizzato per avvolgere il foglio del polo realizzato dal processo di produzione o meccanismo di taglio a fustella in una cella di batteria della batteria agli ioni di litio, principalmente utilizzato nella produzione di batterie al litio quadrate e rotonde. La macchina da avvolgere può essere suddivisa in due categorie: macchina da avvolgere quadrata e macchina da avvolgere cilindrica, rispettivamente per la produzione di batterie al litio quadrate e cilindriche. Rispetto all'avvolgimento cilindrico, il processo di avvolgimento quadrato richiede un controllo della tensione più elevato, quindi la macchina da avvolgere quadrata è più difficile.

Laminazione (attrezzatura utilizzata: laminatrice) 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 macchina di iniezione di liquido (attrezzatura utilizzata: macchina di iniezione di liquido) is the quantitative injection of battery electrolyte into the cell.

Il packaging del core (attrezzatura utilizzata: macchina per gusci, macchina per rullare scanalature, macchina di sigillatura, macchina di saldatura) is to put the coiling core into the shell of the core.

L'obiettivo di produzione dell'ultimo processo è completare la formazione e l'incapsulamento.

 Nel processo intermedio, la struttura funzionale della cella della batteria al litio è stata formata, ed il significato del processo successivo è attivarla, attraverso rilevazione, selezione, assemblaggio, l'uso della sicurezza, delle prestazioni stabili dei prodotti delle batterie al litio. Il processo principale della parte finale del processo include: formazione, separazione volumetrica, rilevazione, selezione, ecc. Le attrezzature coinvolte includono principalmente: macchina di carica e scarica, attrezzature di rilevazione, ecc.

Formazione (attrezzatura utilizzata: macchina di carica-scarica) 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.

Divisione della capacità (attrezzatura utilizzata: macchina di carica e scarica), 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 (attrezzatura utilizzata: attrezzature di test)devono essere effettuati prima e dopo la carica, scarica e stazionamento; la selezione serve a classificare e selezionare le batterie dopo la formazione e la separazione volumetrica secondo determinati standard in base ai risultati dei test. Il significato del processo di rilevazione e selezione non è solo quello di eliminare i prodotti non conformi, perché nell'applicazione pratica della batteria a litio-ione, la cella è spesso combinata in parallelo e in serie, quindi la selezione di celle con prestazioni simili è favorevole per le prestazioni complessive della batteria per raggiungere l'ottimale.