Processo de Produção de Baterias de Litio

2025-03-26

A bateria de íons de lítio é um sistema complexo, incluindo eletrodo positivo, eletrodo negativo, diafragma, eletrólito, coletor de fluido e aglutinante, agente condutor, etc. As reações envolvidas incluem reações eletroquímicas do eletrodo positivo e negativo, condução de íons de lítio, condução de elétrons e difusão de calor, etc. O processo de produção da bateria de lítio é longo, envolvendo mais de 50 processos.

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.

Equipamentos elétricos de lítio são os materiais de ânodo e cátodo, materiais de diafragma, eletrólito e outras matérias-primas por meio de um processo ordenado, equipamentos de processo de fabricação, os equipamentos elétricos de lítio têm um impacto significativo no desempenho e custo da bateria de lítio, sendo um dos determinantes. De acordo com diferentes processos tecnológicos, o equipamento elétrico de lítio pode ser dividido em equipamento da seção frontal, equipamento da seção intermediária e equipamento da seção traseira. Na linha de produção de lítio, o valor do equipamento da seção frontal, seção intermediária e seção traseira representa cerca de 4:3:3.

O objetivo da produção da primeira etapa é completar a fabricação de placas polares (positivas e negativas). 

O principal processo da etapa anterior é: mistura, revestimento, prensagem a rolo, corte, produção, corte a matriz, os equipamentos envolvidos incluem principalmente: misturador, máquina de revestimento, prensa a rolo, máquina de fatiamento, máquina de produção, máquina de corte a matriz e assim por diante.

A mistura de pasta (equipamento utilizado: misturador a vácuo) 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.

 O revestimento (equipamento: máquina de revestimento) 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.

 A prensagem a rolo (equipamento utilizado: prensa a rolo) 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.

O corte (equipamento 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.

A fabricação de filmes (equipamento: máquina de fabricação de filmes) 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.

O objetivo da produção do processo intermediário é completar a fabricação da célula. Existem diferenças na rota técnica e no equipamento da linha de produção do processo intermediário para diferentes tipos de baterias de lítio. 

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.

Enrolamento (equipamento usado: máquina de enrolar)é usado para enrolar a folha de polo feita pelo processo de fabricação ou mecanismo de corte a die de enrolamento na célula da bateria de íon de lítio, sendo principalmente utilizado na produção de baterias de lítio quadradas e redondas. A máquina de enrolamento pode ser subdividida em máquina de enrolamento quadrada e máquina de enrolamento cilíndrica, respectivamente para a produção de baterias de lítio quadradas e cilíndricas. Comparado ao enrolamento cilíndrico, o processo de enrolamento quadrado requer um controle de tensão mais alto, portanto a máquina de enrolamento quadrada é mais difícil.

Laminação (equipamento utilizado: laminador) 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 injeção líquida (equipamento utilizado: máquina de injeção líquida) is the quantitative injection of battery electrolyte into the cell.

Embalagem do núcleo (equipamento utilizado: máquina de casca, máquina de rolamento de ranhura, máquina de selagem, máquina de soldagem) is to put the coiling core into the shell of the core.

O objetivo de produção do último processo é completar a formação e encapsulamento.

 No meio do processo, a estrutura funcional da célula da bateria de lítio já foi formada, o significado do último processo é ativá-la, através de detecção, classificação, montagem, o uso de produtos de bateria de lítio com segurança e desempenho estável. O principal processo da parte final inclui: formação, separação de volume, detecção, classificação, etc. Os equipamentos envolvidos incluem principalmente: máquina de carga e descarga, equipamentos de detecção, etc.

Formação (equipamento utilizado: máquina de carga-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.

Divisão de capacidade (equipamento utilizado: máquina de carga e 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.

Testes (equipamento usado: equipamento de teste)devem ser realizados antes e depois do carregamento, descarregamento e em repouso; A classificação é para classificar e selecionar as baterias após a formação e separação de volume de acordo com certos padrões com base nos resultados dos testes. O significado do processo de detecção e classificação não é apenas eliminar produtos não qualificados, porque na aplicação prática da bateria de íon de lítio, a célula é frequentemente combinada em paralelo e série, então a seleção da célula com desempenho similar é benéfica para o desempenho geral da bateria alcançar o ideal.