Quy trình sản xuất pin Lithium

2025-03-26

Pin lithium ion là một hệ thống phức tạp, bao gồm cực dương, cực âm, màng ngăn, điện phân, bộ thu chất lỏng và chất kết dính, tác nhân dẫn điện, v.v. Các phản ứng liên quan bao gồm phản ứng điện hóa của cực dương và cực âm, dẫn điện ion lithium, dẫn điện electron và khuếch tán nhiệt, v.v. Quy trình sản xuất pin lithium kéo dài, liên quan đến hơn 50 quy trình.

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.

Thiết bị điện lithium là các vật liệu cực dương và cực âm, vật liệu màng ngăn, điện phân và các nguyên liệu thô khác thông qua quy trình có trật tự, thiết bị quy trình sản xuất, thiết bị điện lithium có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất và chi phí của pin lithium, là một trong những yếu tố quyết định. Theo các quy trình công nghệ khác nhau, thiết bị điện lithium có thể được chia thành thiết bị phần trước, thiết bị phần giữa và thiết bị phần sau. Trong dây chuyền sản xuất lithium, giá trị của thiết bị phần trước, phần giữa và phần sau chiếm khoảng 4:3:3.

Mục tiêu sản xuất của bước đầu tiên là hoàn thành việc chế tạo các tấm cực (dương và âm). 

Quy trình chính của quy trình trước là: trộn, phủ, ép cuộn, cắt, sản xuất, cắt khuôn, thiết bị liên quan chủ yếu bao gồm: máy trộn, máy phủ, máy ép cuộn, máy cắt, máy sản xuất, máy cắt khuôn và các thiết bị khác.

Trộn bột nhão (thiết bị sử dụng: máy trộn chân không) 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.

 Quá trình phủ (thiết bị: máy phủ) 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.

 Ép con lăn (sử dụng thiết bị: máy ép con lăn) 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.

Cắt rãnh (thiết bị sử dụng: máy cắt rãnh) 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.

Chế tạo phim (thiết bị: máy chế tạo phim) 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.

Mục tiêu sản xuất của quá trình giữa là hoàn thành việc sản xuất tế bào. Có sự khác biệt trong lộ trình kỹ thuật và thiết bị dây chuyền sản xuất của quá trình giữa cho các loại pin lithium khác nhau. 

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.

Quấn (thiết bị sử dụng: máy quấn)được sử dụng để quấn tấm cực được tạo ra bởi quá trình chế tạo hoặc cơ chế cắt khuôn vào tế bào pin lithium ion, chủ yếu được sử dụng trong sản xuất pin lithium dạng vuông và tròn. Máy quấn có thể được chia thành hai loại: máy quấn hình vuông và máy quấn hình trụ, tương ứng cho sản xuất pin lithium hình vuông và hình trụ. So với quá trình quấn hình trụ, quá trình quấn hình vuông đòi hỏi kiểm soát căng thẳng cao hơn, vì vậy máy quấn hình vuông khó hơn.

Laminating (thiết bị sử dụng: máy cán màng) 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.

Máy tiêm chất lỏng (thiết bị đã qua sử dụng: máy tiêm chất lỏng) is the quantitative injection of battery electrolyte into the cell.

Đóng gói lõi (thiết bị sử dụng: máy vỏ, máy lăn rãnh, máy hàn, máy hàn) is to put the coiling core into the shell of the core.

Mục tiêu sản xuất của quy trình sau là hoàn thành quá trình hình thành và bao bọc.

 Với quy trình giữa, cấu trúc chức năng của tế bào pin lithium đã được hình thành, ý nghĩa của quy trình sau là kích hoạt nó, thông qua kiểm tra, phân loại, lắp ráp, sử dụng an toàn, hiệu suất ổn định của các sản phẩm pin lithium. Các quy trình chính của phần phía sau bao gồm: hình thành, phân tách khối lượng, kiểm tra, phân loại, v.v. Thiết bị liên quan chủ yếu bao gồm: máy sạc và xả, thiết bị kiểm tra, v.v.

Hình thành (thiết bị sử dụng: máy sạc-xả) 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.

Phân chia dung lượng (thiết bị sử dụng: máy sạc-xả), 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.

Kiểm tra (thiết bị sử dụng: thiết bị kiểm tra)nên được thực hiện trước và sau khi sạc, xả và để yên; Phân loại là để phân loại và chọn các pin sau khi hình thành và phân tách khối lượng theo các tiêu chuẩn nhất định dựa trên kết quả kiểm tra. Ý nghĩa của quy trình kiểm tra và phân loại không chỉ là để loại bỏ các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn, vì trong ứng dụng thực tế của pin lithium ion, tế bào thường được kết hợp song song và nối tiếp, vì vậy việc chọn tế bào có hiệu suất tương tự là có lợi cho hiệu suất tổng thể của pin đạt được tối ưu.