mchakato wa Uzalishaji wa Betri ya Lithium

2025-03-26

Betri ya ioni za lithiamu ni mfumo mzito, ikijumuisha anode, cathode, diaphragm, electrolyte, mkusanya wa mchanganyiko na binders, wakala wa kuhamasisha n.k. Mijadala iliyohusishwa inajumuisha mchakato wa electrochemical wa anode na cathode, uhamishaji wa ioni za lithiamu, uhamishaji wa elektroni, na kuenea kwa joto, nk. Mchakato wa uzalishaji wa betri ya lithiamu ni mrefu, ukihusisha zaidi ya michakato 50.

Betri ya lithiamu inaweza kugawanywa katika betri za cylindrical, betri za mraba na betri za pakiti laini kulingana na mfumo, na mchakato wake wa uzalishaji una tofauti fulani, lakini kwa ujumla, mchakato wa utengenezaji wa lithiamu unaweza kugawanywa katika hatua ya kwanza (utengenezaji wa kutu), hatua ya kati (usalishaji wa seli), hatua ya mwisho (kuunda na kupakia). Kwa sababu utendaji wa usalama wa betri ya ioni za lithiamu ni wa juu sana, usahihi, uthabiti na kiwango cha automatisering ya vifaa vya betri vinahitajiwa kwa kiwango cha juu katika mchakato wa utengenezaji wa betri.

Vifaa vya umeme vya lithiamu ni vifaa vya anode na cathode, vifaa vya diaphragm, electrolyte na malighafi nyingine kupitia mchakato wa kawaida, vifaa vya mchakato wa uzalishaji, vifaa vya umeme vya lithiamu vinaathiri kwa kiasi kikubwa utendaji na gharama ya betri ya lithiamu, ni moja ya mambo yanayoamua. Kulingana na michakato tofauti ya kiteknolojia, vifaa vya umeme vya lithiamu vinaweza kugawanywa katika vifaa vya sehemu ya mbele, vifaa vya sehemu ya kati na vifaa vya sehemu ya nyuma. Katika laini ya uzalishaji wa lithiamu, thamani ya vifaa vya sehemu ya mbele, vifaa vya sehemu ya kati na vifaa vya sehemu ya nyuma inachukua takriban 4:3:3.

Lengo la uzalishaji katika hatua ya kwanza ni kukamilisha utengenezaji wa sahani za (chanya na hasi) polar. 

Mchakato mkuu wa mchakato uliopita ni: kuchanganya, kufunika, kusukuma na roller, kukata, uzalishaji, kukata kwa kutumia die, vifaa vinavyohusika kwa kiasi kikubwa ni pamoja na: mchanganyiko, mashine ya kufunika, mashine ya kusukuma na roller, mashine ya kukata, mashine ya uzalishaji, mashine ya kukata kwa kutumia die na vinginevyo.

Mchanganyiko wa mchanganyiko (vifaa vinavyotumika: mchanganyiko wa vaku)ni mchanganyiko wa nyenzo za betri ngumu chanya na hasi kwa usawa kisha kuongeza mvuke ili kuchanganya kuwa mchanganyiko. Mchanganyiko wa mchanganyiko ni mwanzo wa mchakato wa awali, ni kukamilisha mipako inayofuata, roller na michakato mingine kabla ya msingi.

 Mipako (vifaa: mashine ya mipako) ni kuchanganya mchanganyiko kwa usawa ulio katika karatasi ya chuma na kukaushwa kuwa vipande vyenye chanya na hasi. Kama sehemu muhimu ya mchakato wa awali, ubora wa utekelezaji wa mchakato wa mipako unaathiri kwa kina usawa, usalama na mzunguko wa maisha wa betri iliyokamilishwa, hivyo mashine ya mipako ina thamani kubwa zaidi ya vifaa katika mchakato wa awali.

 Kupiga na roller (kutumia vifaa: roller press) ni kuimarisha zaidi karatasi ya elektrodi iliyopakwa ili kuboresha wiani wa nishati wa betri. Ufanisi wa elektrodi ya nyuma iliyopigwa na roller unapata athari moja kwa moja kwenye athari ya mchakato wa kukata unaofuata, na usawa wa nyenzo hai wa elektrodi unaathiri kwa njia isiyo ya moja kwa moja utendaji wa seli.

Kukata (vifaa vinavyotumika: mashine ya kukata) ni kuendelea kukata kanda pana ya pole kuwa vipande vingi vya upana unaohitajika. Katika mchakato wa kukata, kipande cha pole kinakutana na kuanguka kwa kuvunja, na kiwango cha kingo baada ya kukata (hakuna burr, hakuna kunyoosha) ndicho muhimu kutathmini utendaji wa mashine ya kukata.

Kutengeneza filamu (vifaa: mashine ya kutengeneza filamu) inajumuisha kulehemu ya vidole vya pole baada ya kukata, kuweka ukanda wa ulinzi, kufunga vidole vya pole au kutumia kukata kwa laser kuunda vidole vya pole, nk, kwa ajili ya mchakato wa kuzungusha unaofuata. Kukata umbo (vifaa vilivyotumika: mashine ya kukata umbo) ni mipako baada ya kuunda kipande cha pole, kwa ajili ya mchakato unaofuata.

Malengo ya uzalishaji wa mchakato wa katikati ni kukamilisha utengenezaji wa seli. Kuna tofauti katika njia za kiufundi na vifaa vya uzalishaji vya mchakato wa katikati wa aina tofauti za betri za lithiamu.  

Kiini cha mchakato wa kati ni mchakato wa kusanyiko. Kwa nusura, ni kusanyiko kwa mpangilio wa vipande vya pole (chanya na hasi) vilivyotengenezwa kutoka mchakato wa awali pamoja na diaphragma na elektroliti. Kwa sababu ya muundo tofauti wa kuhifadhi nishati za betri za mraba (rolos), silinda (rolos) na pakiti laini (safu), kuna tofauti wazi katika njia za kiufundi na vifaa vya uzalishaji vya aina tofauti za betri za lithiamu katika mchakato wa katikati. Kwa nusura, mchakato wa katikati wa betri za mraba na silinda hasa unajumuisha kuzungusha, sindano ya kioevu na kufunga. Vifaa vinavyohusika hasa ni: mashine ya kuzungusha, mashine ya sindano ya kioevu, vifaa vya kufunga (mashine ya kulisha ganda, mashine ya kugandamiza groove, mashine ya muhuri, mashine ya kulehemu), nk. Mchakato wa msingi wa mchakato wa katikati wa betri za pakiti laini ni kulehemu, sindano ya kioevu na kufunga. Vifaa vinavyohusika hasa ni mashine ya kulehemu, mashine ya sindano ya kioevu na vifaa vya kufunga.

Kuzungusha (kikaratasi kilichotumika: mashine ya kuzungusha)inatumiwa kuzungusha karatasi ya nguzo iliyotengenezwa kwa mchakato wa kutengeneza au kutunga kuzungusha karatasi ndani ya seli ya betri ya lithium ion, inatumika hasa katika uzalishaji wa betri ya lithium ya mraba na mzunguko. Mashine ya kuzungusha inaweza kugawanywa katika mashine za kuzungusha za mraba na mashine za kuzungusha za silinda, kila moja ikitumika kwa uzalishaji wa betri ya lithium ya mraba na silinda. Ikilinganishwa na kuzungusha silinda, mchakato wa kuzungusha wa mraba unahitaji udhibiti wa mvutano mkubwa, hivyo mashine ya kuzungusha ya mraba inahitaji juhudi zaidi.

Uunganishaji (vifaa vinavyotumika: mlinzi) ni uunganishaji wa vipande vya nguzo moja vilivyotengenezwa katika mchakato wa kukata akitengeneza seli za betri ya litiamu-ion, inatumika hasa katika uzalishaji wa betri za kubebeka. Ikilinganishwa na seli za mraba na silinda, seli za kubebeka zina faida dhahiri katika wiani wa nishati, usalama na utendaji wa kupakua. Hata hivyo, wakati mlinzi anamaliza kazi ya kuweka nguzo moja, inahusisha uratibu wa michakato mingi ndogo na mitambo ngumu, hivyo inahitaji kushughulikia udhibiti tata wa nguvu ili kuboresha ufanisi wa kuweka. Kasi ya mashine ya kuzungusha inahusiana moja kwa moja na ufanisi wa kuzungusha, na njia ya kuongeza ufanisi ni rahisi. Kwa sasa, ufanisi wa uzalishaji na uzito wa seli zilizounganishwa sio bora kama zile za seli zilizozungushwa.

Mashine ya sindano ya kioevu (vifaa vinavyotumika: mashine ya sindano ya kioevu) ni sindano ya kiasi ya elektroliti ya betri ndani ya seli.

Kufunga kiini (vifaa vinavyotumika: mashine ya ganda, mashine ya kuzungusha, mashine ya kufunga, mashine ya kulehemu) ni kuweka kiini cha kuzungusha ndani ya ganda la kiini.

Lengo la uzalishaji wa mchakato huu wa mwisho ni kukamilisha uundaji na kufunga.

 Kupitia mchakato wa katikati, muundo wa kazi wa seli ya betri ya lithium umeshaundwa, umuhimu wa mchakato wa mwisho ni kuifanya iwe hai, kupitia uchunguzi, nadharia, mkusanyiko, matumizi ya usalama, utendaji thabiti wa bidhaa za betri za lithium. Mchakato mkuu wa sehemu ya mwisho wa mchakato unajumuisha: uundaji, kutenganisha kiasi, uchunguzi, nadharia, nk. Vifaa vinavyohusika hasa ni pamoja na: mashine ya kuchaji na kupakua, vifaa vya uchunguzi, nk.

Uundaji (vifaa vinavyotumika: mashine ya kuchaji na kupakua) ni kuifanya seli iwe hai kupitia malipo ya kwanza, wakati ambapo filamu ya uhamasishaji bora (filamu ya SEI) inatengenezwa kwenye uso wa anode ili kufikia "kuanzishwa" kwa betri ya lithium.

Mgawanyiko wa uwezo (vifaa vinavyotumika: mashine ya kuchaji na kupakua), yaani, "uchambuzi wa uwezo", ni kuchaji na kupakua seli kulingana na viwango vya muundo, ili kupima uwezo wa umeme wa seli. Kuchaji na kupakua seli kupitia mchakato wa uundaji, mchakato wa uwezo, hivyo mashine ya kuchaji na kupakua ni vifaa vinavyotumika sana baada ya vifaa vya msingi. Kitengo cha chini cha kazi cha mashine ya kuchaji na kupakua ni “kanali”. “Kitengo” (BOX) kinaundwa na idadi ya “kanali”, na idadi ya “vitengo” inachanganywa pamoja ili kuunda mashine ya kuchaji na kupakua.

Kujaribu (vifaa vilivyotumika: vifaa vya majaribio) inapaswa kufanywa kabla na baada ya kuchaji, kutoa na kusimama; Kuweka pamoja ni kuainisha na kuchagua betri baada ya kufanyiwa umbo na kutenganisha kiasi kulingana na viwango fulani kulingana na matokeo ya majaribio. Umuhimu wa mchakato wa kugundua na kupanga sio tu kuondoa bidhaa zisizofaa, kwa sababu katika matumizi halisi ya betri ya lithiamu ion, seli mara nyingi huunganishwa kwa sambamba na mfululizo, hivyo uchaguaji wa seli zenye utendaji sawa ni wa manufaa kwa utendaji wa jumla wa betri ili kufikia bora zaidi.