Procesul de producție a bateriei cu celule prismatice: un ghid cuprinzător

Introducere

Bateriile prismatice din aluminiu au devenit din ce în ce mai populare în vehiculele electrice (EV) și sistemele de stocare a energiei (ESS) datorită eficienței volumetrice ridicate, robustetei mecanice și ușurinței ansamblului modular. În comparație cu celulele cilindrice și pungă, celulele prismatice oferă un echilibru între densitatea energetică, performanța termică și rezistența mecanică. Acest articol prezintă procesul de producție complet, de la materii prime până la pachetul de baterii asamblat final.

Materiale catodice

Materialele comune catodice includ:

Fosfat de fier de litiu (LFP)

Oxid de cobalt de mangan nichel (NMC)

Oxid de aluminiu de cobalt de litiu (NCA)

Aceste materiale sunt sintetizate prin reacții în stare solidă la temperaturi ridicate (de obicei 700-900 grad) pentru a obține cristalinitate ridicată.

Materiale anodice

Anodul este de obicei făcut din:

Grafit (artificial sau natural)

Compozit de siliciu-carbon (pentru celulele cu energie mare)

Materiile prime sunt procesate pentru a obține dimensiunea optimizată a particulelor, suprafața și densitatea robinetului.

Electrolit

Electrolitul este de obicei unsare de litiu(LIPF6) dizolvat într -un amestec de solvenți organici, cum ar fiCE (carbonat de etilenă), DMC (dimetil carbonat)și aditivi pentru a spori stabilitatea și performanța.

Separator

Celulele prismatice folosesc de obicei separatoare de polipropilenă cu mai multe straturi (PP) sau polietilenă (PE), cu grosime de la12μm până la 20μm, asigurarea rezistenței mecanice și a stabilității termice.

Pregătirea suspensiei

Catod: material activ + agent conductiv (negru de carbon) + liant (PVDF) amestecat cu solvent NMP.

Anod: Graphite + Conductive Agent + Binder (CMC + SBR) amestecat cu apă deionizată.

Echipament de amestecare a suspensiei:Mixer cu forfecare înaltă, mixer planetar.

Acoperire

Suspensiunea pregătită este acoperită uniform pe folii metalice:

Catod: Acoperit pe folie de aluminiu.

Anod: Acoperit pe folie de cupru.

Metoda de acoperire:Acoperire cu sloturisauAcoperirea barului de virgule.

Uscare

Folile acoperite sunt uscate încuptoare de uscare continuă, eliminarea solvenților (NMP sau apă) la temperaturi controlate precis.

Uscarea catodică: 120-140 grad

Anode uscare: 80-120 grad

Calendare

Ambii electrozi trec printr -o pereche de role de precizie pentru a comprima acoperirea, asigurându -se:

Grosime uniformă.

Densitate mai mare a electrodului.

Un contact mai bun între materialul activ și colectorul curent.

Calendararea țintelor densității:

Catod: 2. 8-3. 5 g/cm³

Anod: 1. 4-1. 8 g/cm³

Tăiat

După calendaring, electrozii suntfantăîn benzi înguste, potrivind designul celulei.

Sudarea filei

Tabele de colecție curente (aluminiu pentru catod, cupru pentru anod) sunt sudate la electrozi.

Stivuind

Celulele prismatice folosesc de obiceiZ-fold stivuiresaustivuire laminare, unde catodul, separatorul și anodul sunt stivuite alternativ într -o structură sandwich compactă.

Inserarea cazului

Ansamblul electrodului stivuit este introdus într-un pre-formatCarcasă din aluminiu, făcut dinaliaj de aluminiu (de obicei 3003 sau 1060).

Injecție de electroliți

Electrolitul este injectat în caz sub vid pentru a asigura umezirea completă a tuturor suprafețelor interne.

Precizie de umplere a electrolitei: ± 0. 5G pe celulă.

Pre-sigilare

După umplerea electrolitului, celula estepre-sigilatPentru a proteja temporar mediul intern în timpul procesului de formare.

Celulele suferă un proces inițial de încărcare și descărcare numităformare, care permiteSEI (interfază de electrolit solid)strat pentru a forma pe suprafața anodului.

Temperatura de formare: 25-45 grad.

Formation Current: 0. 05-0. 1c (lent pentru a asigura SEI uniform).

După formare, gazul produs în timpul formării SEI este eliminat printr -unDegazarea în vidproces, asigurând celulele internePresiunea este optimizată.

Carcasa din aluminiu este sigilată ermetic folosindSudarea cu lasersauSudarea cu ultrasunete, asigurarea:

Ermeticitate excelentă.

Rezistență mecanică.

Unele modele adaugă și unVerificare de siguranțăPentru a elibera presiunea dacă gazul intern se acumulează în timpul funcționării anormale.

Fiecare celulă suferă teste cuprinzătoare, inclusiv:

Test de capacitate: Ciclul complet de încărcare/descărcare.

Rezistență internă: Test de impedanță de curent alternativ (de obicei la 1 kHz).

Test de scurgere: Detectarea scurgerilor de heliu.

Tensiune de circuit deschis (OCV): Monitorizare pentru auto-descărcare.

Verificare a dimensiunii: Asigurarea toleranței la mărime în specificații.

Celulele prismatice testate sunt combinate în module folosind:

Sudarea cu lasersauSudarea cu ultrasunetepentru barele de autobuze.

IntegrareaSistem de gestionare a bateriilor (BMS)pentru monitorizare tensiune, temperatură și echilibrare.

Sistemele de gestionare termică (TMS) sunt de asemenea integrate, de obicei folosind:

Plăci de răcire(răcire lichidă).

Materiale de interfață termică (TIM)pentru o mai bună disipare a căldurii.

Bateriile cu celule prismatice se combinăSiguranță ridicată, rezistență mecanică și design flexibil, făcându -le ideale pentru aplicații solicitante, cum ar fiVehicule electrice și depozitare staționară. În timp ce procesul de producție împărtășește comunitățile cu celulele cilindrice și pungi, manipularea precisă aCarcasă din aluminiu, umplutură electrolitică, șiproces de etanșaresunt factori critici care afectează performanța și fiabilitatea.