Proces proizvodnje prizmatične ćelije: sveobuhvatan vodič

Uvođenje

Prizmatične baterije od aluminija postale su sve popularnije u električnim vozilima (EVS) i sistemima za skladištenje energije (ESS) zbog velike volumetrijske efikasnosti, mehaničke robusnosti i jednostavnosti modularnog sklopa. U odnosu na cilindrične i vrećice, prizmatičke ćelije nude ravnotežu između gustoće energije, toplotne performansi i mehaničke čvrstoće. Ovaj članak opisuje potpuni proizvodni proces, od sirovina do konačnog sastavljanog baterija.

Katodni materijali

Uobičajeni katodni materijali uključuju:

Litijum gvožđe fosfat (LFP)

Nickel manganese kobaltni oksid (NMC)

Litijum nikl kobaltni aluminijum oksid (NCA)

Ovi materijali se sintetišu putem solidnih režima na visokim temperaturama (obično 700-900 stepen) za postizanje visokog kristalnosti.

Anodni materijali

Anoda se obično izrađuje od:

Grafit (umjetni ili prirodni)

SILICON-Carbon kompozit (za visoke energetske ćelije)

Sirovine se obrađuju kako bi se postigla optimizirana veličina čestica, površine i gustoću dodirivanja gustoće.

Elektrolit

Elektrolit je obično aLitijum sol(Lipf6) rastvoreno u mješavini organskih otapala kao što suEC (etilen karbonat), DMC (dimetil karbonat)i aditivi za poboljšanje stabilnosti i performansi.

Separator

Prismatske ćelije obično koriste višeslojni polipropilen (PP) ili polietilen (PE) separatori, s debljinom od12μm do 20 μm, osiguravajući mehaničku čvrstoću i toplotnu stabilnost.

Priprema gnoja

Katoda: Aktivni materijal + provodljivo sredstvo (ugljik crna) + vezivo (pvdf) pomiješan sa NMP Solvent.

Anoda: grafit + provodljivo sredstvo + vezivo (CMC + SBR) pomiješan sa deioniziranom vodom.

Oprema za miješanje gnojevine:Mikser visokog smicanja, planetarni mikser.

Premaz

Pripremljena je grickalica ravnomjerno premazana na metalnim folijama:

Katoda: Premazan aluminijumskom folijom.

Anoda: Presvučen na bakreni foliju.

Metoda premaza:Prevlaka utorailiComma bar premaz.

Sušenje

Presvučene folije su sušene uNeprekidno sušenje peći za sušenje, uklanjanje otapala (NMP ili vode) pod precizno kontroliranim temperaturama.

Katodna sušenje: 120-140 stepen

Sušenje anode: 80-120 stepen

Kalendaring

Oba elektroda prolaze kroz par preciznih valjci za komprimiranje premaza, osiguravajući:

Jednolična debljina.

Veća gustina elektrode.

Bolji kontakt između aktivnog materijala i trenutnog kolektora.

Ciljevi gustoće kalendara:

Katoda: 2. 8-3 5 g / cm³

Anoda: 1. 4-1 8 g / cm³

Proricanje

Nakon kalendara, elektrode suprorezatiu uske trake, odgovaraju dizajnu ćelije.

Kartica za zavarivanje

Trenutni kartice sakupljača (aluminijum za katodu, bakar za anodu) zavareni su na elektrode.

Slaganje

Prizmatične ćelije obično koristeZ-preklopni slaganjeilislaganje laminacije, gdje su katoda, separator i anod naizmjenično složeni u kompaktnu sendvičsku strukturu.

Umetkom za slučaj

Sklopljeni sklop elektrode ubacuje se u unaprijed formiranialuminijumski slučaj, napravljeno odAluminijska legura (obično 3003 ili 1060).

Injekcija elektrolita

Elektrolit se ubrizgava u kućište ispod vakuuma kako bi se osiguralo potpuno vlaženje svih unutarnjih površina.

Preciznost punjenja elektrolita: ± 0. 5g po ćeliji.

Pre-brtvljenje

Nakon punjenja elektrolita, ćelija jeunaprijed zapečaćenprivremeno zaštititi unutrašnje okruženje tokom procesa formiranja.

Ćelije su podvrgnute početnom postupku punjenja i pražnjenjaformacija, što omogućavaSEI (čvrsta elektrolitna interfaza)sloj koji se formira na anodnoj površini.

Temperatura formiranja: 25-45 stepen.

Formiranje struje: 0 05-0. 1c (polako da bi se osiguralo jednoliko sei).

Nakon formiranja, plin proizveden tokom formiranja SEI uklanja se kroz aVakuum degasiranjeProces, osiguravanje unutrašnje ćelijepritisak je optimiziran.

Kućište aluminija je hermetički zapečaćen pomoćulaserski zavarivanjeiliultrazvučno zavarivanje, osiguravanje:

Odlična hermetičnost.

Mehanička čvrstoća.

Neki dizajni takođe dodaju asigurnosni otvorDa biste oslobodili pritisak ako se unutar nenormalan operacija povećala unutarnji gas.

Svaka ćelija podvrgava sveobuhvatno testiranje, uključujući:

Test kapaciteta: Ciklus punog punjenja / pražnjenja.

Unutarnji otpor: AC impedancijski test (obično na 1 kHz).

Test curenja: Detekcija curenja helijuma.

Napon otvorenog kruga (OCV): Nadgledanje za samopražnjenje.

Provjera dimenzije: Osiguravanje tolerancije veličine unutar spec.

Testirane prizmatične ćelije kombiniraju se u module koristeći:

Laserski zavarivanjeiliultrazvučno zavarivanjeza sabirnice.

IntegracijaSistem upravljanja baterijom (BMS)Za nadgledanje napona, temperature i balansiranja.

Toplinski upravljački sustavi (TMS) su također integrirani, obično koriste:

Rashladne ploče(tečno hlađenje).

Termički interfejs materijali (TIM)za bolju rasipanje topline.

Prismactičke ćelije kombinirajuVisoka sigurnost, mehanička čvrstoća i fleksibilan dizajn, čineći ih idealnim za zahtjevne aplikacije kao što suElektrična vozila i stacionarno skladištenje. Dok proizvodni proces dijeli zajedničke cilindrične i vrećice, precizno rukovanjealuminijumski slučaj, Elektrolitni punjenje, iProces brtvljenjasu kritični faktori koji utječu na performanse i pouzdanost.