Với sự phát triển nhanh chóng củapin lithiumTrong ngành công nghiệp, các kịch bản ứng dụng của pin lithium tiếp tục mở rộng và trở thành thiết bị năng lượng không thể thiếu trong cuộc sống và công việc của con người. Khi nói đến quy trình sản xuất của các nhà sản xuất pin lithium theo yêu cầu, quy trình sản xuất pin lithium chủ yếu bao gồm các công đoạn: nguyên liệu, phủ, cán, chuẩn bị, cuộn dây, tạo vỏ, cán, nung, phun chất lỏng, hàn, v.v. Sau đây giới thiệu các điểm chính của quy trình sản xuất pin lithium. Nguyên liệu điện cực dương Điện cực dương của pin lithium bao gồm các vật liệu hoạt tính, chất dẫn điện, chất kết dính, v.v. Đầu tiên, các nguyên liệu thô được kiểm tra và nung. Nói chung, chất dẫn điện cần được nung ở nhiệt độ ≈120℃ trong 8 giờ, và chất kết dính PVDF cần được nung ở nhiệt độ ≈80℃ trong 8 giờ. Việc các vật liệu hoạt tính (LFP, NCM, v.v.) có cần nung và sấy khô hay không phụ thuộc vào trạng thái của nguyên liệu thô. Hiện nay, xưởng sản xuất pin lithium nói chung yêu cầu nhiệt độ ≤40℃ và độ ẩm ≤25%RH. Sau khi quá trình sấy khô hoàn tất, cần chuẩn bị trước keo PVDF (dung môi PVDF, dung dịch NMP). Chất lượng keo PVDF rất quan trọng đối với điện trở trong và hiệu suất điện của pin. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc sử dụng keo bao gồm nhiệt độ và tốc độ khuấy. Nhiệt độ càng cao, keo càng dễ bị ngả vàng và ảnh hưởng đến độ bám dính. Nếu tốc độ khuấy quá nhanh, keo dễ bị hư hỏng. Tốc độ quay cụ thể phụ thuộc vào kích thước của đĩa khuấy. Nói chung, tốc độ tuyến tính của đĩa khuấy là 10-15m/s (tùy thuộc vào thiết bị). Lúc này, cần bật hệ thống tuần hoàn nước trong bể trộn, và nhiệt độ phải ≤30°C.

Thêm hỗn hợp huyền phù catốt theo từng đợt. Lúc này, cần chú ý đến thứ tự thêm nguyên liệu. Đầu tiên cho vật liệu hoạt tính và chất dẫn điện vào, khuấy chậm, sau đó cho keo vào. Thời gian và tỷ lệ pha trộn cũng phải được thực hiện nghiêm ngặt theo quy trình sản xuất pin lithium. Thứ hai, tốc độ quay và vận tốc quay của thiết bị phải được kiểm soát chặt chẽ. Nói chung, tốc độ phân tán tuyến tính nên trên 17m/s. Điều này phụ thuộc vào hiệu suất của thiết bị. Các nhà sản xuất khác nhau có sự khác biệt lớn. Cũng cần kiểm soát độ chân không và nhiệt độ khi trộn. Ở giai đoạn này, cần thường xuyên kiểm tra kích thước hạt và độ nhớt của hỗn hợp huyền phù. Kích thước hạt và độ nhớt có liên quan chặt chẽ đến hàm lượng chất rắn, tính chất vật liệu, trình tự pha trộn và quy trình sản xuất pin lithium. Lúc này, quy trình thông thường yêu cầu nhiệt độ ≤30℃, độ ẩm ≤25%RH và độ chân không ≤-0,085mpa. Chuyển hỗn hợp huyền phù sang bể chứa hoặc xưởng sơn. Sau khi chuyển hỗn hợp huyền phù ra, cần phải sàng lọc. Mục đích là để lọc các hạt lớn, kết tủa và loại bỏ các chất từ ​​tính và các chất khác. Các hạt lớn sẽ ảnh hưởng đến lớp phủ và có thể gây ra hiện tượng tự phóng điện quá mức của pin hoặc nguy cơ đoản mạch; quá nhiều vật liệu từ tính trong hỗn hợp có thể gây ra hiện tượng tự phóng điện quá mức của pin và các khuyết tật khác. Các yêu cầu của quy trình sản xuất pin lithium này là: nhiệt độ ≤ 40°C, độ ẩm ≤ 25% RH, kích thước mắt lưới ≤ 100 mesh, và kích thước hạt ≤ 15µm.

Điện cực âmThành phần: Điện cực âm của pin lithium bao gồm vật liệu hoạt tính, chất dẫn điện, chất kết dính và chất phân tán. Trước tiên, cần xác nhận nguyên liệu thô. Hệ thống điện cực dương truyền thống là quy trình trộn dựa trên nước (dung môi là nước khử ion), do đó không có yêu cầu sấy khô đặc biệt đối với nguyên liệu thô. Quy trình sản xuất pin lithium yêu cầu độ dẫn điện của nước khử ion phải ≤1us/cm. Yêu cầu xưởng: nhiệt độ ≤40℃, độ ẩm ≤25%RH. Chuẩn bị keo. Sau khi xác định được nguyên liệu thô, trước tiên phải chuẩn bị keo (bao gồm CMC và nước). Tại thời điểm này, đổ than chì C và chất dẫn điện vào máy trộn để trộn khô. Nên tránh hút chân không hoặc bật nước tuần hoàn, vì các hạt sẽ bị ép, chà xát và gia nhiệt trong quá trình trộn khô. Tốc độ quay thấp 15~20 vòng/phút, chu kỳ cạo và nghiền là 2-3 lần, và thời gian nghỉ giữa các lần trộn là ≈15 phút. Đổ keo vào máy trộn và bắt đầu hút chân không (≤-0,09mpa). Ép cao su ở tốc độ thấp 15~20 vòng/phút trong 2 lần, sau đó điều chỉnh tốc độ (tốc độ thấp 35 vòng/phút, tốc độ cao 1200~1500 vòng/phút) và chạy trong khoảng 15 phút đến 60 phút tùy theo quy trình ướt của từng nhà sản xuất. Cuối cùng, đổ SBR vào máy trộn. Nên khuấy ở tốc độ thấp vì SBR là polyme mạch dài. Nếu tốc độ quay quá nhanh trong thời gian dài, chuỗi phân tử sẽ dễ bị đứt và mất hoạt tính. Nên khuấy ở tốc độ thấp 35-40 vòng/phút và tốc độ cao 1200-1800 vòng/phút trong 10-20 phút. Kiểm tra độ nhớt (2000~4000 mPa.s), kích thước hạt (≤35um), hàm lượng chất rắn (40-70%), độ hút chân không và kích thước mắt lưới (≤100 mesh). Các giá trị quy trình cụ thể sẽ thay đổi tùy thuộc vào tính chất vật lý của vật liệu và quy trình trộn. Xưởng yêu cầu nhiệt độ ≤30℃ và độ ẩm ≤25%RH. Lớp phủ catốt: Quy trình sản xuất pin lithium đề cập đến việc ép đùn hoặc phun hỗn hợp catốt lên bề mặt AB của bộ thu dòng bằng nhôm, với mật độ bề mặt đơn ≈20~40 mg/cm2 (loại pin lithium ternary). Nhiệt độ lò thường trên 4 đến 8 nút, và nhiệt độ nung của mỗi phần được điều chỉnh từ 95°C đến 120°C theo nhu cầu thực tế để tránh nứt ngang và nhỏ giọt dung môi trong quá trình nung. Tỷ lệ tốc độ con lăn phủ chuyển là 1,1-1,2, và vị trí khe hở được làm mỏng 20-30µm để tránh nén quá mức vị trí nhãn do hiện tượng kéo đuôi trong quá trình chu kỳ hoạt động của pin, có thể dẫn đến kết tủa lithium. Độ ẩm lớp phủ ≤2000-3000ppm (tùy thuộc vào vật liệu và quy trình). Nhiệt độ điện cực dương trong xưởng là ≤30℃ và độ ẩm là ≤25%. Sơ đồ minh họa như sau: Sơ đồ minh họa băng keo phủ

Cáisản xuất pin lithiumquá trình củalớp phủ điện cực âmPhương pháp này đề cập đến việc ép đùn hoặc phun hỗn hợp điện cực âm lên bề mặt AB của bộ thu dòng bằng đồng. Mật độ bề mặt đơn ≈ 10~15 mg/cm2. Nhiệt độ lò phủ thường có 4-8 phần (hoặc nhiều hơn), và nhiệt độ nung của mỗi phần là 80℃~105℃. Có thể điều chỉnh theo nhu cầu thực tế để tránh nứt do nung và nứt ngang. Tỷ lệ tốc độ con lăn truyền là 1,2-1,3, khe hở được làm mỏng 10-15µm, nồng độ sơn ≤3000ppm, nhiệt độ điện cực âm trong xưởng ≤30℃, và độ ẩm ≤25%. Sau khi lớp phủ điện cực dương của tấm dương khô, cần phải căn chỉnh trống trong thời gian xử lý. Con lăn được sử dụng để nén tấm điện cực (khối lượng vật liệu nén trên một đơn vị thể tích). Hiện nay, có hai phương pháp ép điện cực dương trong quy trình sản xuất pin lithium: ép nóng và ép nguội. So với ép nguội, ép nóng có độ nén cao hơn và tỷ lệ bật lại thấp hơn. Tuy nhiên, quy trình ép nguội tương đối đơn giản, dễ vận hành và kiểm soát. Thiết bị chính của máy cán là đạt được các giá trị quy trình sau: mật độ nén, tỷ lệ đàn hồi và độ giãn dài. Đồng thời, cần lưu ý rằng bề mặt của thanh thép không được có các mảnh vụn giòn, cục cứng, vật liệu rơi vãi, cạnh lượn sóng, v.v., và không được có vết nứt trong các khe hở. Lúc này, nhiệt độ môi trường xưởng: ≤23℃, độ ẩm: ≤25%. Mật độ thực của các vật liệu thông thường hiện nay:

Các phương pháp nén thường dùng:

Tốc độ phục hồi: phục hồi chung 2-3 μm

Độ giãn dài: Tấm điện cực dương thường có độ giãn dài xấp xỉ 1,002.

Sau khi hoàn thành cuộn điện cực dương, bước tiếp theo là chia toàn bộ miếng điện cực thành các dải nhỏ có cùng chiều rộng (tương ứng với chiều cao của pin). Khi cắt, cần chú ý đến các gờ của miếng cực. Cần kiểm tra toàn diện các miếng cực xem có gờ theo hướng X và Y hay không bằng thiết bị hai chiều. Chiều dài gờ dọc trong quá trình xử lý Y ≤ 1/2 độ dày màng H. Nhiệt độ môi trường trong xưởng phải ≤ 23℃ và điểm sương phải ≤ -30℃. Quy trình sản xuất tấm điện cực âm cho pin lithium tương tự như điện cực dương, nhưng thiết kế quy trình khác nhau. Nhiệt độ môi trường trong xưởng phải ≤ 23℃ và độ ẩm phải ≤ 25%. Mật độ thực của các vật liệu điện cực âm thông thường:

Thông thường, quá trình nén điện cực âm được sử dụng như sau: Tỷ lệ đàn hồi: Đàn hồi chung 4-8µm. Độ giãn dài: Tấm cực dương thường ≈ 1,002. Quá trình sản xuất bóc tách điện cực dương của pin lithium tương tự như quá trình bóc tách điện cực dương, cả hai đều cần kiểm soát các gờ ở hướng X và Y. Nhiệt độ môi trường của xưởng phải ≤23℃ và điểm sương phải ≤-30℃. Sau khi tấm cực dương sẵn sàng để bóc tách, tấm cực dương cần được sấy khô (120°C), sau đó tấm nhôm được hàn và đóng gói. Trong quá trình này, cần xem xét chiều dài và chiều rộng của các tab. Lấy thiết kế **650 (ví dụ như pin 18650) làm ví dụ, thiết kế với các tab lộ ra chủ yếu là để xem xét sự phối hợp hợp lý của các tab cực âm trong quá trình hàn nắp và rãnh cuộn. Nếu các tab cực lộ ra quá lâu, có thể dễ xảy ra đoản mạch giữa các tab cực và vỏ thép trong quá trình cán. Nếu tai nối quá ngắn, không thể hàn được nắp. Hiện nay, có hai loại đầu hàn siêu âm: dạng thẳng và dạng nhọn. Các quy trình trong nước chủ yếu sử dụng đầu hàn dạng thẳng do cân nhắc về dòng điện quá tải và độ bền mối hàn. Ngoài ra, keo chịu nhiệt được sử dụng để phủ lên các mấu hàn, chủ yếu để tránh nguy cơ đoản mạch do các gờ kim loại và mảnh vụn kim loại gây ra. Nhiệt độ môi trường trong xưởng phải ≤23℃, điểm sương phải ≤-30℃, và độ ẩm catốt phải ≤500-1000ppm.

Chuẩn bị tấm âmTấm cực âm cần được sấy khô (105-110°C), sau đó các tấm niken được hàn và đóng gói. Chiều dài và chiều rộng của mối hàn cũng cần được xem xét. Nhiệt độ môi trường trong xưởng phải ≤23℃, điểm sương phải ≤-30℃, và độ ẩm của điện cực âm phải ≤500-1000ppm. Quá trình quấn dây là quấn màng ngăn, tấm điện cực dương và tấm điện cực âm vào lõi sắt thông qua máy quấn dây. Nguyên tắc là quấn điện cực dương với điện cực âm, sau đó tách điện cực dương và điện cực âm bằng màng ngăn. Vì điện cực âm của hệ thống truyền thống là điện cực điều khiển trong thiết kế pin, nên dung lượng thiết kế cao hơn so với điện cực dương, để trong quá trình sạc tạo hình, Li+ của điện cực dương có thể được lưu trữ trong “khoảng trống” của điện cực âm. Cần đặc biệt chú ý đến lực căng quấn và bố trí cực từ khi quấn dây. Lực căng quấn quá nhỏ sẽ ảnh hưởng đến điện trở trong và tỷ lệ lắp vỏ. Lực căng quá mức có thể dẫn đến nguy cơ đoản mạch hoặc vỡ màng loa. Sự căn chỉnh đề cập đến vị trí tương đối của điện cực âm, điện cực dương và màng ngăn. Chiều rộng của điện cực âm là 59,5 mm, điện cực dương là 58 mm và màng ngăn là 61 mm. Ba bộ phận này được căn chỉnh trong quá trình phát lại để tránh nguy cơ đoản mạch. Lực căng cuộn dây thường nằm trong khoảng 0,08-0,15Mpa cho cực dương, 0,08-0,15Mpa cho cực âm, 0,08-0,15Mpa cho màng loa trên và 0,08-0,15Mpa cho màng loa dưới. Các điều chỉnh cụ thể tùy thuộc vào thiết bị và quy trình. Nhiệt độ môi trường của xưởng này là ≤23℃, điểm sương là ≤-30℃ và độ ẩm là ≤500-1000ppm.

Trước khi lắp lõi pin vào vỏ, cần thực hiện thử nghiệm điện áp cao (Hi-Pot test) ở mức 200~500V (để kiểm tra xem pin cao áp có bị ngắn mạch hay không), và cũng cần hút bụi để kiểm soát bụi bẩn trước khi lắp vào vỏ. Ba điểm kiểm soát chính của pin lithium là độ ẩm, gờ và bụi. Sau khi hoàn tất các bước trên, lắp gioăng đáy vào lõi pin, uốn tấm điện cực dương sao cho bề mặt hướng về phía lỗ chốt cuộn dây của lõi pin, và cuối cùng lắp thẳng đứng vào vỏ thép hoặc vỏ nhôm. Lấy loại 18650 làm ví dụ, đường kính ngoài ≈ 18mm + chiều cao ≈ 71,5mm. Khi diện tích mặt cắt ngang của lõi cuộn dây nhỏ hơn diện tích mặt cắt ngang bên trong của vỏ thép, tỷ lệ lắp vỏ thép đạt khoảng 97% đến 98,5%. Bởi vì cần phải xem xét giá trị đàn hồi của cực và mức độ thẩm thấu chất lỏng trong quá trình bơm sau này. Quy trình thi công lớp lót bề mặt cũng tương tự như vậy. Nhiệt độ môi trường trong xưởng phải ≤23℃ và điểm sương phải ≤-40℃.

LănCông đoạn này chèn một chân hàn (thường làm bằng đồng hoặc hợp kim) vào giữa lõi hàn. Các chân hàn thường dùng có kích thước Φ2.5*1.6mm, và lực hàn của điện cực âm phải đạt ≥12N mới được coi là đạt tiêu chuẩn. Nếu quá thấp, dễ gây ra hiện tượng hàn ảo và điện trở trong quá cao. Nếu quá cao, dễ làm bong lớp niken trên bề mặt vỏ thép, dẫn đến các mối hàn không hoàn chỉnh, gây ra các nguy hiểm tiềm ẩn như gỉ sét và rò rỉ. Hiểu đơn giản về rãnh cán là để cố định lõi pin đã quấn trên vỏ mà không bị rung lắc. Trong quá trình sản xuất pin lithium này, cần đặc biệt chú ý đến sự phù hợp giữa tốc độ ép ngang và tốc độ ép dọc để tránh cắt vỏ ở tốc độ ép ngang quá cao, và nếu tốc độ ép dọc quá nhanh thì lớp niken của rãnh sẽ bị bong ra hoặc chiều cao của rãnh sẽ bị ảnh hưởng và khả năng làm kín sẽ bị ảnh hưởng. Cần kiểm tra xem các giá trị quy trình về độ sâu rãnh, độ mở rộng và chiều cao rãnh có tuân thủ các tiêu chuẩn hay không (bằng các tính toán thực tế và lý thuyết). Kích thước dao phay thông thường là 1,0, 1,2 và 1,5 mm. Sau khi hoàn thành việc cán rãnh, toàn bộ máy cần được hút chân không lại để loại bỏ vụn kim loại. Độ hút chân không phải là ≤-0,065Mpa, và thời gian hút chân không là 1~2 giây. Yêu cầu về nhiệt độ môi trường của xưởng này là ≤23℃, và điểm sương là ≤-40℃. Sấy lõi pin Sau khi các tấm pin hình trụ được cán và tạo rãnh, quy trình sản xuất pin lithium tiếp theo rất quan trọng: sấy. Trong quá trình sản xuất các cell pin, một lượng hơi ẩm nhất định được đưa vào. Nếu không kiểm soát được hơi ẩm trong phạm vi tiêu chuẩn kịp thời, hiệu suất và độ an toàn của pin sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Thông thường, lò sấy chân không tự động được sử dụng để sấy. Sắp xếp các cell pin cần nung một cách gọn gàng, đặt chất hút ẩm vào lò, cài đặt các thông số và tăng nhiệt độ lên 85°C (lấy pin lithium sắt photphat làm ví dụ). Sau đây là các tiêu chuẩn nung cho một số loại cell pin có thông số kỹ thuật khác nhau:

Tiêm chất lỏngQuy trình sản xuất pin lithium bao gồm việc kiểm tra độ ẩm của các cell pin đã được nung. Chỉ sau khi đạt được các tiêu chuẩn nung trước đó, bạn mới có thể tiến hành bước tiếp theo: bơm chất điện giải. Nhanh chóng đặt các pin đã nung vào hộp chứa khí trơ, cân và ghi lại trọng lượng, đặt cốc bơm lên và thêm lượng chất điện giải theo trọng lượng thiết kế vào cốc (thường thực hiện thử nghiệm pin ngâm trong chất lỏng: đặt pin vào giữa cốc). Đặt lõi pin vào chất điện giải, ngâm trong một khoảng thời gian, kiểm tra khả năng hấp thụ chất lỏng tối đa của pin (thường đổ chất lỏng theo thể tích thí nghiệm), đặt vào hộp chân không để hút chân không (độ chân không ≤ -0,09Mpa), và đẩy nhanh quá trình thẩm thấu chất điện giải vào điện cực. Sau một vài chu kỳ, lấy các mảnh pin ra và cân chúng. Tính toán xem thể tích bơm có đạt giá trị thiết kế hay không. Nếu ít hơn, cần phải bổ sung. Nếu quá nhiều, chỉ cần đổ bỏ phần thừa cho đến khi đạt yêu cầu thiết kế. Môi trường hộp chứa khí trơ yêu cầu nhiệt độ ≤23℃ và điểm sương ≤-45℃.

HànTrong quá trình sản xuất pin lithium này, nắp pin cần được đặt trước vào hộp chứa găng tay, và dùng một tay giữ chặt nắp pin vào khuôn dưới của máy hàn siêu âm, tay kia giữ lõi pin. Căn chỉnh cực dương của cell pin với cực của nắp. Sau khi xác nhận cực dương đã thẳng hàng với cực của nắp, hãy bước lên máy hàn siêu âm. Sau đó, nhấn công tắc chân của máy hàn. Tiếp theo, cần kiểm tra toàn bộ cụm pin để kiểm tra hiệu quả hàn của các mối hàn.

Kiểm tra xem các chân hàn có thẳng hàng hay không.

Kéo nhẹ vào đầu mối hàn để xem nó có bị lỏng không.

Những cục pin có nắp đậy không được hàn chắc chắn cần phải được hàn lại.