Празматический процесс производства батареи ячейки: всеобъемлющее руководство

Введение

Призматические алюминиевые батареи становятся все более популярными в электромобилях (EV) и системах хранения энергии (ESS) из-за их высокой объемной эффективности, механической устойчивости и простоты модульной сборки. По сравнению с цилиндрическими и мешочками, призматические ячейки обеспечивают баланс между плотностью энергии, тепловыми характеристиками и механической прочностью. В этой статье описывается полный производственный процесс, от сырья до окончательного собранного аккумулятора.

Катодные материалы

Общие катодные материалы включают:

Литий -фосфат (LFP)

Никелевый марганец оксид кобальта (NMC)

Литий -никелевый кобальт оксид алюминия (NCA)

Эти материалы синтезируются с помощью твердотельных реакций при высоких температурах (обычно 700-900 степень) для достижения высокой кристалличности.

Анодные материалы

Анод обычно изготовлен из:

Графит (искусственный или натуральный)

Кремниевый углеродный композит (для клеток с высокой энергией)

Сырье обрабатывается для достижения оптимизированного размера частиц, площади поверхности и плотности крана.

Электролит

Электролит обычнолитийная соль(LIPF6) растворены в смеси органических растворителей, таких какEC (этилен карбонат), DMC (диметилбонат)и добавки для повышения стабильности и производительности.

Сепаратор

Призматические клетки обычно используют многослойные полипропиленовые (PP) или полиэтиленовые (PE) разделители с толщиной в диапазоне отОт 12 до 20 мкм, обеспечение механической прочности и термической стабильности.

Подготовка к суспензии

Катод: активный материал + проводящий агент (углеродный черный) + связующий (PVDF), смешанный с растворителем NMP.

Анод: графит + проводящий агент + связующий (CMC + SBR), смешанный с деионизированной водой.

Оборудование для смешивания суспензии:Смеситель с высоким сдвигом, планетарный миксер.

Покрытие

Подготовленная суспендия равномерно покрыта металлической фольгой:

Катод: Покрыто алюминиевой фольгой.

Анод: Покрыто медной фольгой.

Метод покрытия:СлотилиКомплексное покрытие.

Сушка

Покрытые фольги сушат вНепрерывные сушильные печи, удаление растворителей (NMP или воды) при точно контролируемых температурах.

Катодная сушка: 120-140 степень

Анодная сушка: 80-120 степень

Календарь

Оба электрода проходят через пару точных роликов для сжатия покрытия, обеспечивая:

Равномерная толщина.

Более высокая плотность электродов.

Лучший контакт между активным материалом и текущим коллекционером.

Календарные цели плотности:

Катод: 2. 8-3. 5 г/см.

Анод: 1. 4-1. 8 г/см сегодня

Просеивание

После календара электродыразрезв узкие полоски, соответствующие конструкции ячейки.

Сварка вкладки

Текущие вкладки коллекционера (алюминий для катода, медь для анода) приварены к электродам.

Укладка

Призматические клетки обычно используютZ-cold StackingилиУкладка ламинирования, где катод, сепаратор и анод попеременно сложены в компактную сэндвич -структуру.

Вставка дела

Узел сложенного электрода вставляется в предварительно сформированнуюАлюминиевый случай, сделано изалюминиевый сплав (обычно 3003 или 1060).

Внедрение электролита

Электролит вводится в случай в вакууме, чтобы обеспечить полное смачивание всех внутренних поверхностей.

Точность заполнения электролита: ± 0. 5G на ячейку.

Предварительный заселение

После заполнения электролита ячейкапредварительно засеянныйвременно защитить внутреннюю среду во время процесса образования.

Ячейки подвергаются начальному процессу заряда и разряда, называемыеформация, что позволяетSEI (сплошная электролитная интерфаза)слой для формирования на поверхности анода.

Температура формирования: 25-45 степень.

Формирование Current: 0. 05-0. 1c (медленно, чтобы обеспечить равномерный SEI).

После образования газ, полученный во время образования SEI, удаляется черезвакуумное дегазацияпроцесс, обеспечение внутреннего клетокдавление оптимизировано.

Алюминиевый корпус герметически запечатан с помощьюЛазерная сваркаилиУльтразвуковая сварка, обеспечение:

Отличная герметичность.

Механическая прочность.

Некоторые дизайны также добавляютВентиляционное отверстиеЧтобы освободить давление, если внутренний газ накапливается во время аномальной работы.

Каждая ячейка проходит всестороннее тестирование, в том числе:

Тест на емкость: Полный цикл заряда/разрядки.

Внутреннее сопротивление: Тест импеданса переменного тока (обычно при 1 кГц).

Испытание на утечку: Обнаружение утечки гелия.

Напряжение открытой цепи (OCV): Мониторинг на самообеседение.

Проверка измерения: Обеспечение толерантности к размеру в спецификации.

Протестированные призматические клетки объединяются в модули с использованием:

Лазерная сваркаилиУльтразвуковая сваркадля автобусов.

ИнтеграцияСистема управления аккумуляторами (BMS)Для мониторинга напряжения, температуры и балансировки.

Системы теплового управления (TMS) также интегрированы, как правило, используются:

Охлаждающие тарелки(жидкое охлаждение).

Материалы теплового интерфейса (Тим)Для лучшего рассеяния тепла.

Призматические клеточные батареи объединяютсяВысокая безопасность, механическая прочность и гибкая конструкция, делая их идеальными для требовательных приложений, таких какэлектромобили и стационарное хранениеПолем В то время как производственный процесс разделяет общие черты с цилиндрическими и мешочками, точная обработкаАлюминиевый случай, Электролитное заполнение, ипроцесс герметизацииявляются критическими факторами, влияющими на производительность и надежность.