กระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม

2025-03-26

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นระบบที่ซับซ้อน ประกอบด้วยขั้วบวก ขั้วลบ แผ่นกั้น อิเล็กโทรไลต์ ตัวเก็บของเหลว และสารยึดเกาะ ตัวนำไฟฟ้า เป็นต้น ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องรวมถึงปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าของขั้วบวกและขั้วลบ การนำไอออนลิเธียม การนำอิเล็กตรอน และการแพร่กระจายความร้อน เป็นต้น กระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมใช้เวลานาน มีมากกว่า 50 ขั้นตอน

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.

อุปกรณ์ไฟฟ้าลิเธียมประกอบด้วยวัสดุแอโนดและแคโทด วัสดุแผ่นกรอง อิเล็กโทรไลต์ และวัตถุดิบอื่น ๆ ผ่านกระบวนการที่เป็นระเบียบ อุปกรณ์ไฟฟ้าลิเธียมมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพและต้นทุนของแบตเตอรี่ลิเธียม เป็นหนึ่งในปัจจัยกำหนด ตามกระบวนการเทคโนโลยีที่แตกต่างกัน อุปกรณ์ไฟฟ้าลิเธียมสามารถแบ่งออกเป็นอุปกรณ์ส่วนหน้า อุปกรณ์ส่วนกลาง และอุปกรณ์ส่วนหลัง ในสายการผลิตลิเธียม มูลค่าของอุปกรณ์ส่วนหน้า อุปกรณ์ส่วนกลาง และอุปกรณ์ส่วนหลังมีสัดส่วนประมาณ 4:3:3

วัตถุประสงค์การผลิตในขั้นตอนแรกคือการทำให้เสร็จสิ้นการผลิตแผ่นขั้ว (ขั้วบวกและขั้วลบ) 

กระบวนการหลักของกระบวนการก่อนหน้านี้คือ: การผสม, การเคลือบ, การกดด้วยลูกกลิ้ง, การตัด, การผลิต, การตัดด้วยแม่พิมพ์, อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องหลักๆ ได้แก่: เครื่องผสม, เครื่องเคลือบ, เครื่องกดลูกกลิ้ง, เครื่องตัด, เครื่องผลิต, เครื่องตัดด้วยแม่พิมพ์ และอื่นๆ

การผสมสารละลาย (อุปกรณ์ที่ใช้: เครื่องผสมสุญญากาศ) 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.

 การเคลือบ (อุปกรณ์: เครื่องเคลือบ) 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.

 การกดด้วยลูกกลิ้ง (ใช้อุปกรณ์: เครื่องกดลูกกลิ้ง) 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.

การตัด (อุปกรณ์ที่ใช้: เครื่องตัด) 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.

การทำฟิล์ม (อุปกรณ์: เครื่องทำฟิล์ม) 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.

เป้าหมายการผลิตของกระบวนการกลางคือการทำให้เสร็จสิ้นการผลิตเซลล์ มีความแตกต่างในเส้นทางเทคนิคและอุปกรณ์สายการผลิตของกระบวนการกลางสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมประเภทต่างๆ 

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.

การพัน (อุปกรณ์ที่ใช้: เครื่องพัน)ใช้ในการพันแผ่นโพลีที่ทำโดยกระบวนการผลิตหรือกลไกการตัดด้วยการพันเข้าไปในเซลล์แบตเตอรี่ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมแบบสี่เหลี่ยมและกลม เครื่องพันสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทคือ เครื่องพันแบบสี่เหลี่ยมและเครื่องพันแบบทรงกระบอก ซึ่งใช้สำหรับการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมแบบสี่เหลี่ยมและทรงกระบอก ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับการพันแบบทรงกระบอก กระบวนการพันแบบสี่เหลี่ยมต้องการการควบคุมแรงดึงที่สูงกว่า ดังนั้นเครื่องพันแบบสี่เหลี่ยมจึงมีความยากมากกว่า

การเคลือบ (อุปกรณ์ที่ใช้: เครื่องเคลือบ) 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.

เครื่องฉีดของเหลว (อุปกรณ์ที่ใช้: เครื่องฉีดของเหลว) is the quantitative injection of battery electrolyte into the cell.

การบรรจุแกนหลัก (อุปกรณ์ที่ใช้: เครื่องเปลือก, เครื่องม้วนร่อง, เครื่องซีล, เครื่องเชื่อม) is to put the coiling core into the shell of the core.

เป้าหมายการผลิตของกระบวนการหลังคือการทำให้การก่อตัวและการห่อหุ้มเสร็จสมบูรณ์.

 ในกระบวนการกลาง โครงสร้างฟังก์ชันของเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว ความสำคัญของกระบวนการหลังคือการเปิดใช้งานมัน ผ่านการตรวจสอบ การคัดแยก การประกอบ การใช้ความปลอดภัย และประสิทธิภาพที่เสถียรของผลิตภัณฑ์แบตเตอรี่ลิเธียม กระบวนการหลักของส่วนหลังของกระบวนการรวมถึง: การก่อตัว การแยกปริมาตร การตรวจสอบ การคัดแยก เป็นต้น อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องหลักๆ ได้แก่: เครื่องชาร์จและปล่อย, อุปกรณ์ตรวจสอบ เป็นต้น.

การก่อตัว (อุปกรณ์ที่ใช้: เครื่องชาร์จ-ปล่อย) 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.

การแบ่งความจุ (อุปกรณ์ที่ใช้: เครื่องชาร์จและปล่อย), 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.

การทดสอบ (อุปกรณ์ที่ใช้: อุปกรณ์ทดสอบ)ควรดำเนินการก่อนและหลังการชาร์จ การปล่อย และการยืน; การคัดแยกคือการจัดประเภทและเลือกแบตเตอรี่หลังจากการก่อตัวและการแยกปริมาตรตามมาตรฐานบางประการตามผลการทดสอบ ความสำคัญของกระบวนการตรวจสอบและการคัดแยกไม่เพียงแต่เพื่อกำจัดผลิตภัณฑ์ที่ไม่ผ่านเกณฑ์ เพราะในการใช้งานจริงของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เซลล์มักจะถูกประกอบในแบบขนานและอนุกรม ดังนั้นการเลือกเซลล์ที่มีประสิทธิภาพใกล้เคียงกันจึงเป็นประโยชน์ต่อประสิทธิภาพโดยรวมของแบตเตอรี่เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด.