Процес виробництва акумуляторних акумуляторів Prismatic Cell: Вичерпний посібник

Вступ

Акумулятори призматичного алюмінію стають все більш популярними в електромобілях (EVS) та системах зберігання енергії (ESS) завдяки їх високій об'ємній ефективності, механічній стійкості та простоті модульного складання. Порівняно з циліндричними та мішечковими клітинами, призматичні клітини пропонують баланс між щільністю енергії, тепловою продуктивністю та механічною міцністю. У цій статті викладено повний процес виробництва - від сировини до остаточного зібраного акумулятора.

Катодні матеріали

Загальні катодні матеріали включають:

Літієвий фосфат заліза (LFP)

Оксид кобальту нікелю (NMC)

Літієвий нікельський оксид алюмінію (NCA)

Ці матеріали синтезуються за допомогою твердотільних реакцій при високих температурах (як правило, 700-900 градусів) для досягнення високої кристалічності.

Анодні матеріали

Анод зазвичай виготовляється з:

Графіт (штучний або природний)

Силіконово-ву-вуглецевий композит (для клітин високої енергії)

Сировина обробляється для досягнення оптимізованого розміру частинок, площі поверхні та щільності крана.

Електроліт

Електроліт, як правило, єлітієва сіль(Lipf6) розчинений у суміші органічних розчинників, таких якEC (етилен Карбонат), DMC (диметил карбонат)та добавки для підвищення стабільності та продуктивності.

Сепаратор

Призматичні клітини зазвичай використовують багатошарові поліпропіленові (ПП) або поліетиленові (ПЕ) сепаратори, з товщиною, починаючи відВід 12 мкм до 20 мкм, забезпечення механічної міцності та термічної стійкості.

Підготовка суспензії

Катод: Активний матеріал + провідний агент (вуглець чорний) + в'яжучий (PVDF), змішаний з розчинником NMP.

Анод: графіт + провідний агент + в'яжучий (CMC + SBR), змішаний з деіонізованою водою.

Обладнання для змішування суспензії:Змішувач з високим зсувом, планетарний змішувач.

Покриття

Підготовлена ​​суспензія рівномірно покрита на металевих фольгах:

Катод: Покритий алюмінієвою фольгою.

Анод: Покритий мідною фольгою.

Метод покриття:Покриття для гнізда DieабоПокриття кома -бар.

Сушіння

Покриті фольги висушуютьсябезперервне сушіння печей, Видалення розчинників (NMP або води) при точно контрольованих температурах.

Катод сушіння: 120-140 ступінь

Анод сушіння: 80-120 ступінь

Календар

Обидва електроди проходять через пару точних роликів для стиснення покриття, гарантуючи:

Рівномірна товщина.

Більш висока щільність електродів.

Кращий контакт між активним матеріалом та поточним колектором.

Цілі щільності календарів:

Катод: 2. 8-3. 5 г/см³

Анод: 1. 4-1. 8 г/см³

Розрізання

Після календаря електроди єрозрізатиу вузькі смужки, що відповідає конструкції клітин.

Зварювання вкладки

Поточні колекціонерні вкладки (алюміній для катода, мідь для анода) зварені до електродів.

Укладання

Призм -клітини зазвичай використовуютьZ-рази укладанняабоЛамінування укладання, де катод, сепаратор та анод по черзі складаються в компактну бутербродну структуру.

Введення випадків

Складений вузол електрода вставляється в заздалегідь формуванеалюмінієвий корпус, зроблено зАлюмінієвий сплав (зазвичай 3003 або 1060).

Ін'єкція електролітів

Електроліт вводиться у справу під вакуумом, щоб забезпечити повне змочування всіх внутрішніх поверхонь.

Електролітна точність наповнення: ± 0. 5 г за комірку.

Попереднє ущільнення

Після наповнення електроліту клітина єзаздалегідьтимчасово захистити внутрішнє середовище під час процесу формування.

Клітини проходять початковий процес заряду та розрядуутворення, що дозволяєSEI (тверда електролітна інтерфаза)шар для утворення на поверхні анода.

Температура формування: 25-45 ступінь.

Струм формування: 0. 05-0. 1c (повільно забезпечити рівномірний sei).

Після утворення газ, що виробляється під час утворення SEI, видаляється черезвакуумний дегазпроцес, забезпечення внутрішньоготиск оптимізований.

Алюмінієвий корпус герметично запечатаний за допомогоюЛазерне зварюванняабоУльтразвучне зварювання, забезпечення:

Відмінна герметика.

Механічна міцність.

Деякі конструкції також додаютьвентиляторВивільняти тиск, якщо внутрішній газ накопичується під час ненормальної роботи.

Кожна комірка проходить всебічне тестування, включаючи:

Тест ємності: Повний цикл заряду/розряду.

Внутрішній опір: Тест на імпеданс змінного струму (як правило, при 1 кГц).

Тест на витоки: Виявлення витоку гелію.

Напруга відкритого ланцюга (OCV): Моніторинг самообладнання.

Перевірка розмірів: Забезпечення толерантності розміру в специфікації.

Випробувані призматичні клітини поєднуються в модулі за допомогою:

Лазерне зварюванняабоУльтразвучне зварюваннядля шин.

ІнтеграціяСистема управління акумуляторами (BMS)Для моніторингу напруги, температури та балансування.

Системи термічного управління (TMS) також інтегровані, як правило, використовують:

Охолоджуючі таблички(Рідке охолодження).

Термічні матеріали (TIM)для кращого теплового розсіювання.

Батареї призматичних клітин поєднуютьсяВисока безпека, механічна міцність та гнучка конструкція, зробити їх ідеальними для вимогливих додатків, таких якелектромобілі та стаціонарне зберігання. В той час як виробничий процес ділиться спільністю з циліндричними та мішечковими клітинами, точне поводженняалюмінієвий корпус, Електролітне наповненняіПроцес герметизаціїє критичними факторами, що впливають на продуктивність та надійність.