Процесс производства литий-ионной батареи

2025-03-26

Литиевый ионный аккумулятор представляет собой сложную систему, включая положительный электрод, отрицательный электрод, диафрагму, электролит, коллектор жидкости и связующий агент, проводящее вещество и т.д. Включенные реакции включают электрохимическую реакцию положительного и отрицательного электродов, проводимость ионов лития, проводимость электронов и тепловую диффузию и т.д. Процесс производства литиевых батарей длителен и включает более 50 процессов.

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.

Литиевое электрооборудование – это анодные и катодные материалы, материалы диафрагм, электролит и другие исходные материалы, проходящие упорядоченный процесс, оборудование производственного процесса, литиевое электрооборудование оказывает значительное влияние на характеристики и стоимость литиевых батарей, является одним из определяющих факторов. В зависимости от различных технологических процессов литиевое электрооборудование можно разделить на переднее, среднее и заднее оборудование. В литиевой производственной линии стоимость переднего, среднего и заднего оборудования составляет примерно 4:3:3.

Цель производства первого шага – завершить изготовление (положительных и отрицательных) полярных пластин. 

Основной процесс предшествующего процесса: смешивание, нанесение покрытия, роликовая прессовка, резка, производство, высечка, используемое оборудование включает в себя: миксер, машину для нанесения покрытия, роликовый пресс, машину для нарезки, производственную машину, машину для высечки и т.д.

Смешивание суспензии (используемое оборудование: вакуумный миксер) 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.

 Покрытие (оборудование: машина для нанесения покрытия) 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.

 Процесс рулонного прессования (используемое оборудование: рулонный пресс) 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.

Резка (используемое оборудование: резальный станок) 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.

Изготовление пленки (оборудование: станок для изготовления пленки) 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.

Цель производства промежуточного процесса заключается в завершении производства элемента. Существуют различия в техническом маршруте и оборудовании производственной линии промежуточного процесса для различных типов литий-ионных батарей. 

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.

Намотка (используемое оборудование: намоточный станок)используется для намотки полюсной пластины, изготовленной в процессе производства или механизма вырубки, в элемент батареи литий-ионного аккумулятора, в основном используется при производстве квадратных и круглых литий-ионных батарей. Намоточные машины можно разделить на квадратные и цилиндрические, что соответственно применяется для производства квадратных и цилиндрических литий-ионных батарей. По сравнению с цилиндрической намоткой, процесс квадратной намотки требует более высокого контроля натяжения, поэтому квадратная намоточная машина более сложна в использовании.

Ламинирование (используемое оборудование: ламинировщик) 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.

Машина для жидкой инъекции (используемое оборудование: машина для жидкой инъекции) is the quantitative injection of battery electrolyte into the cell.

Упаковка сердечника (используемое оборудование: оболочная машина, машина для прокатки пазов, машина для запечатывания, сварочная машина) is to put the coiling core into the shell of the core.

Цель производства данного процесса заключается в завершении формирования и упаковки.

 В процессе формирования была создана функциональная структура ячейки литий-ионной батареи, значение последующего процесса заключается в активации этой структуры, через детекцию, сортировку, сборку, для обеспечения безопасности и стабильной работы литий-ионных батарей. Основные процессы последней части включают: формирование, разделение по объему, детекцию, сортировку и т.д. В основном используемое оборудование включает: машину для зарядки и разрядки, оборудование для детекции и др.

Формирование (используемое оборудование: машина для зарядки и разрядки) 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.

Разделение по емкости (используемое оборудование: машина для зарядки и разрядки), 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.

Тестирование (используемое оборудование: тестовое оборудование)должно проводиться до и после зарядки, разрядки и ожидания; сортировка заключается в классификации и отборе батарей после формирования и разделения по объему в соответствии с определенными стандартами по результатам тестирования. Значение процесса детекции и сортировки не только в том, чтобы исключить неквалифицированные продукты, поскольку в практическом применении литий-ионных батарей ячейки часто комбинируются параллельно и последовательно, поэтому отбор ячеек с аналогичными характеристиками способствует улучшению общей производительности батареи, чтобы достичь оптимального результата.