リチウム電池の製造工程

リチウム電池の製造工程

リチウム電池の製造プロセスの全体的な紹介

の急速な発展に伴い、リチウム電池業界では、リチウム電池の応用シナリオが拡大し続けており、人々の生活や仕事に欠かせないエネルギーデバイスとなっています。カスタマイズされたリチウム電池メーカーの生産プロセスに関しては、リチウム電池の製造プロセスには主に材料、コーティング、シート化、準備、巻取り、殻取り、圧延、焼成、液体注入、溶接などが含まれます。以下にその重要なポイントを紹介します。リチウム電池の製造工程。正極材料 リチウム電池の正極は、活物質、導電剤、接着剤などで構成されています。まず、原料の確認と焼成を行います。一般的に、導電剤は約120℃で8時間、接着剤PVDFは約80℃で8時間焼成する必要があります。活物質(LFP、NCMなど)の焼成、乾燥が必要かどうかは、原料の状態によって異なります。現在、一般的なリチウム電池の作業場では、温度 ≤ 40℃、湿度 ≤ 25%RH が必要です。乾燥完了後、PVDF 接着剤(PVDF 溶剤、NMP 溶液)を事前に準備する必要があります。PVDF 接着剤の品質は、バッテリーの内部抵抗と電気的性能にとって非常に重要です。接着剤の塗布に影響を与える要因には、温度と撹拌速度が含まれます。温度が高くなると、接着剤の黄変が接着力に影響を与えます。混合速度が速すぎると、接着剤が損傷しやすくなります。比回転速度は分散ディスクのサイズによって異なります。一般的に分散ディスクの線速度は10~15m/s(装置により異なります)です。このとき、混合タンクは循環水をオンにする必要があり、温度は 30°C 以下でなければなりません。

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正極スラリーを数回に分けて加えます。このとき、材料を追加する順序に注意する必要があります。まず活物質と導電剤を加え、ゆっくりとかき混ぜてから接着剤を加えます。供給時間と供給比率も、リチウム電池の製造プロセスに従って厳密に実施する必要があります。第二に、装置の回転速度と回転速度を厳密に管理する必要があります。一般に、分散線速度は 17m/s 以上である必要があります。これはデバイスのパフォーマンスによって異なります。メーカーによって大きく異なります。混合時の真空度と温度も制御します。この段階では、スラリーの粒径と粘度を定期的に検出する必要があります。粒径と粘度は、固形分、材料特性、供給順序、リチウム電池の製造プロセスに密接に関係しています。このとき、従来のプロセスでは温度 ≤ 30℃、湿度 ≤ 25%RH、真空度 ≤ -0.085mpa が必要です。スラリーを移送タンクまたは塗装工場に移します。スラリーを移送した後、スラリーを篩い分ける必要があります。目的は、大きな粒子を濾過し、強磁性物質やその他の物質を沈殿させて除去することです。大きな粒子はコーティングに影響を与え、バッテリーの過剰な自己放電やショートの危険を引き起こす可能性があります。スラリー中の強磁性材料が多すぎると、バッテリーの過剰な自己放電やその他の欠陥が発生する可能性があります。このリチウム電池製造プロセスのプロセス要件は、温度 ≤ 40°C、湿度 ≤ 25% RH、スクリーンメッシュサイズ ≤ 100 メッシュ、粒子サイズ ≤ 15um です。

負極リチウム電池の負極は、活物質、導電剤、結着剤、分散剤から構成されています。まずは原材料の確認から。従来のアノードシステムは水ベースの混合プロセス (溶媒は脱イオン水) であるため、原材料に特別な乾燥要件はありません。リチウム電池の製造プロセスでは、脱イオン水の導電率が 1us/cm 以下であることが必要です。ワークショップの要件: 温度 ≤ 40℃、湿度 ≤ 25%RH。接着剤を準備します。原材料が決まったら、まず接着剤(CMCと水で構成される)を準備する必要があります。この時点で、グラファイト C と導電剤をミキサーに注ぎ、乾式混合します。乾式混合中は粒子が押し出され、こすられ、加熱されるため、掃除機をかけたり、水を循環させたりしないことをお勧めします。回転速度は低速15〜20rpm、掻き取り・研削サイクルは2〜3回、インターバル時間は約15分です。接着剤をミキサーに注ぎ、真空引きを開始します(≤-0.09mpa)。15〜20rpmの低速でゴムを2回絞り、その後速度を調整(低速35rpm、高速1200〜1500rpm)し、各メーカーの湿式プロセスに従って約15分〜60分間運転します。最後にSBRをブレンダーに注ぎます。SBR は長鎖ポリマーであるため、低速で撹拌することをお勧めします。回転速度が速すぎると分子鎖が切れやすくなり、活性が失われます。低速35〜40rpm、高速1200〜1800rpmで10〜20分間撹拌することをお勧めします。粘度(2000~4000 mPa.s)、粒子径(35um≤)、固形分(40~70%)、真空度、スクリーンメッシュ(≤100メッシュ)を試験します。具体的なプロセス値は、材料の物理的特性と混合プロセスによって異なります。作業場では温度 ≤ 30℃、湿度 ≤ 25%RH が必要です。コーティング正極コーティング リチウム電池の製造プロセスでは、アルミニウム集電体の AB 面に、片面密度が約 20 ~ 40 mg/cm2 の正極スラリーを押し出すかスプレーします (三元リチウム電池タイプ)。炉の温度は通常 4 ~ 8 ノット以上で、各セクションの焼成温度は実際のニーズに応じて 95°C ~ 120°C の間で調整され、焼成時の横方向の亀裂や溶剤の滴下を防ぎます。転写コーティングローラーの速度比は 1.1 ~ 1.2 で、ギャップ位置は 20 ~ 30um 薄くされ、バッテリーサイクル中の尾引きによるラベル位置の過度の圧縮を回避します。リチウムの析出につながる可能性があります。コーティング水分 ≤2000-3000ppm (材料とプロセスによって異なります)。作業場の正極温度は 30℃以下、湿度は 25%以下です。模式図は以下の通りです。 コーティングテープの模式図

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リチウム電池の製造過程負極コーティング「負極スラリーを銅集電体のAB面に押し出すかスプレーすることを指します。」片面密度 ≈ 10~15 mg/cm2。コーティング炉の温度は通常4〜8セクション(またはそれ以上)に分かれており、各セクションのベーキング温度は80℃〜105℃です。実際のニーズに応じて調整して、焼き割れや横割れを避けることができます。転写ローラーの速度比は1.2〜1.3、ギャップは10〜15um薄く、塗料濃度は3000ppm以下、作業場の陰極温度は30℃以下、湿度は25%以下です。ポジプレートのポジコーティングが乾燥した後、プロセス時間内にドラムの位置を調整する必要があります。ローラーは、電極シート (単位体積あたりの包帯の質量) を圧縮するために使用されます。現在、リチウム電池の製造工程における正極のプレス方法には、ホットプレスとコールドプレスの2種類があります。コールドプレスと比較して、ホットプレスは圧縮率が高く、反発率が低くなります。ただし、コールドプレスプロセスは比較的シンプルで、操作と制御が簡単です。ローラーの主な設備は、次のプロセス値、圧縮密度、反発率、伸びを達成することです。同時に、ロッドピースの表面に脆いチップ、硬い塊、落下物、波状のエッジなどが許容されないこと、およびギャップでの破損が許容されないことに注意する必要があります。このとき、作業場の環境温度:≤23℃、湿度:≤25%。現在の従来の材料の真密度:

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一般的に使用される圧縮:

反発率:一般反発2~3μm

伸び:正極シートは一般的に約1.002です。

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正極ロールが完成したら、次のステップは電極片全体を同じ幅(電池の高さに相当)の小さな帯に分割することです。スリット加工の際はポールピースのバリに注意してください。磁極片のX方向、Y方向のバリを2次元装置で総合的に検査する必要があります。縦バリ長さ加工 Y≦1/2 H ダイヤフラム厚さ。作業場の周囲温度は23℃以下、露点は-30℃以下にしてください。リチウム電池用負極シートの製造工程は正極と同じですが、工程設計が異なります。作業場の周囲温度は 23℃以下、湿度は 25%以下にしてください。一般的な負極材料の真密度:

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一般的に使用される負極の圧縮: 反発率: 一般的な反発 4 ~ 8um 伸び: 正極板の一般的な ≈ 1.002 リチウム電池の正極の剥離プロセスは、正極の剥離プロセスと同様であり、どちらも X および X のバリを制御する必要があります。 Y方向。作業場の周囲温度は23℃以下、露点は-30℃以下にしてください。正極板を剥がす準備ができたら、正極板を乾燥 (120°C) する必要があり、その後、アルミニウム シートが溶接されて梱包されます。このプロセスでは、タブの長さと成形幅を考慮する必要があります。**650 設計 (18650 バッテリーなど) を例に挙げると、タブが露出した設計は、主にキャップとロールの溝溶接中の陰極タブの合理的な連携を考慮したものです。極タブが露出しすぎると、圧延工程中に極タブと鋼シェルとの間で短絡が容易に発生する可能性がある。ラグが短すぎるとキャップをはんだ付けできません。現在、超音波溶着ヘッドには線状と点状の 2 種類があります。国内の工程では過電流や溶接強度を考慮してリニア溶接ヘッドを使用することがほとんどです。さらに、はんだタブを覆うために高温の接着剤が使用されており、これは主に金属バリや金属破片による短絡のリスクを回避するためです。作業場の周囲温度は 23℃以下、露点は -30℃以下、陰極水分含有量は 500 ~ 1000ppm 以下である必要があります。

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ネガティブプレートの準備負極プレートは乾燥する必要があります (105 ~ 110°C)。その後、ニッケル シートが溶接され、梱包されます。はんだタブの長さと形成幅も考慮する必要があります。作業場の周囲温度は23℃以下、露点は-30℃以下、負極の水分含有量は500~1000ppm以下にしてください。巻回とは、セパレータ、正極シート、負極シートを巻線機で鉄心に巻き付けることである。原理は、正極を負極で包み、セパレータを介して正極と負極を分離することです。従来のシステムの負極は電池設計の制御電極であるため、容量設計は正極の容量よりも高く、化充電中に正極のLi+を電池の「空孔」に蓄えることができます。負極。巻線時の巻線張力とポールピースの配置には特別な注意を払う必要があります。巻線張力が小さすぎると内部抵抗やハウジングの挿入率に影響します。過度な張力はショートや欠けの原因となります。配向とは、負極、正極、セパレータの相対的な位置を指します。負極の幅は59.5mm、正極の幅は58mm、セパレータの幅は61mmである。ショートの危険を避けるために、再生中に 3 つの位置が調整されます。巻線張力は通常、正極で 0.08 ~ 0.15Mpa、負極で 0.08 ~ 0.15Mpa、上部ダイヤフラムで 0.08 ~ 0.15Mpa、下部ダイヤフラムで 0.08 ~ 0.15Mpa です。具体的な調整は装置とプロセスによって異なります。この作業場の周囲温度は≤23℃、露点は≤-30℃、水分含有量は≤500-1000ppmです。

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ケース入りバッテリーコアをケースに取り付ける前に、200~500V の Hi-Pot テスト (高電圧バッテリーがショートしていないかテストするため) が必要です。また、取り付け前に塵をさらに制御するために掃除機をかける必要もあります。ケース。リチウム電池の三大管理点は湿気、バリ、ゴミです。前のプロセスが完了したら、下部ガスケットをバッテリーコアの底部に挿入し、表面がバッテリーコアの巻線ピンホールに面するように正極シートを曲げ、最後にスチールシェルまたはアルミニウムシェルに垂直に挿入します。タイプ 18650 を例にとると、外径 ≈ 18mm + 高さ ≈ 71.5mm です。巻鉄心の断面積がスチールケースの内断面積より小さい場合、スチールケースの挿入率は97%~98.5%程度となります。ポールピースの反発値とその後の噴射時の液体の浸透度を考慮する必要があるためです。表面下地材と同様の工程で上面下地材の組み立ても行います。作業場の周囲温度は23℃以下、露点は-40℃以下にしてください。

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圧延はんだピン(通常は銅または合金製)をはんだコアの中央に挿入します。一般的に使用される溶接ピンはΦ2.5*1.6mmで、負極の溶接強度が12N以上あれば認定されます。低すぎると、仮想半田や過大な内部抵抗が発生しやすくなります。高すぎると、スチールシェルの表面のニッケル層が溶接されやすくなり、はんだ接合が発生し、錆びや漏れなどの隠れた危険につながります。転がり溝を簡単に理解すると、巻かれた電池コアがぐらつかないようにケースに固定されます。このリチウム電池の製造プロセスでは、横方向の押出速度と縦方向のプレス速度のマッチングに特別な注意を払い、横方向の速度が速すぎるとケースの切断が発生し、ノッチのニッケル層が脱落することを避ける必要があります。長手方向の速度が速すぎると、ノッチの高さが影響を受け、シールが影響を受けます。溝の深さ、延長、溝の高さのプロセス値が規格に適合しているかどうかを(実践的および理論的な計算により)確認する必要があります。一般的なホブのサイズは 1.0、1.2、1.5 mm です。転造溝が完了したら、金属の破片を避けるために機械全体を再度真空にする必要があります。真空度は-0.065Mpa以下、真空引き時間は1~2秒にしてください。この作業場の周囲温度要件は23℃以下、露点は-40℃以下です。電池コアの焼成 円筒形の電池シートを巻いて溝を付けた後、次のリチウム電池製造プロセスは非常に重要です。焼成です。バッテリーセルの製造中に、ある程度の量の水分が混入します。水分を時間内に標準範囲内に制御できない場合、バッテリーの性能と安全性に重大な影響が生じます。一般的にベーキングには自動真空オーブンが使用されます。ベーキングするセルをきれいに配置し、乾燥剤をオーブンに入れ、パラメータを設定して、温度を 85°C に上げます (リン酸鉄リチウム電池を例にします)。以下は、バッテリーセルのいくつかの異なる仕様に対するベーキング基準です。

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液体注入リチウム電池の製造プロセスには、焼成した電池セルの湿度試験が含まれます。以前のベーキング基準に達した後でのみ、次のステップである電解液の注入に進むことができます。焼き上がった電池を真空グローブボックスに素早く入れ、重さを量って記録し、注入カップに置き、設計重量の電解液をカップに加えます(通常、液浸電池テストが実行されます。電池をカップに入れます)。真ん中)。バッテリーコアを電解液に入れ、一定時間浸し、バッテリーの最大液体吸収容量をテストし(通常は実験容量に従って液体を充填します)、真空ボックスに入れて真空にします(真空度 ≤ -) 0.09Mpa)となり、電極への電解液の浸透が促進されます。数サイクル後、バッテリー部分を取り外して重量を量ります。射出量が設計値を満たしているかを計算します。少なくなった場合は補充する必要があります。多すぎる場合は、設計要件を満たすまで余分な分を排出してください。グローブ ボックス環境では、温度 ≤ 23℃、露点 ≤ -45℃ が必要です。

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溶接このリチウム電池の製造プロセスでは、電池カバーを事前にグローブボックスに入れ、片手で電池カバーを超溶接機の下型に固定し、もう一方の手で電池コアを保持する必要があります。手。バッテリーセルのプラス端子とカバーの端子端子の位置を合わせます。プラス端子金具とキャップ端子金具の位置が合っていることを確認してから、超音波溶着機に乗ります。次に溶接機のフットスイッチを踏みます。その後、バッテリーユニットを完全に検査して、はんだタブの溶接効果を確認する必要があります。

 

はんだタブの位置が揃っているかどうかを確認します。

 

はんだ付けタブをゆっくりと引っ張って、緩みがないか確認します。

 

電池カバーがしっかりと溶接されていないバッテリーは、再溶接する必要があります。

 


投稿日時: 2024 年 5 月 27 日