Liitium{0}}ioonakude tootmisprotsesside ja peamiste kontrollpunktide analüüs

Liitium{0}}ioonakud, mis on uue energiatööstuse põhiline energiasalvesti, nõuavad keerulisi ja täpseid tootmisprotsesse. Selles artiklis kasutatakse 18650 silindrilist liitium-ioonakut näitena, et analüüsida aku tootmisprotsessi, peamisi kontrollpunkte ja protsessi erinevate etappide mõju aku jõudlusele ja ohutusele. Lisaks sellele, kombineerides liitium-ioonakude prismapatareide ja alumiiniumkorpuste konstruktsiooni, uuritakse erinevate korpusetüüpide (sealhulgas prismapatareide korpuse ja alumiiniumkorpuse) ühilduvust tootmisprotsessiga.

 

 

1. Elektrokeemilised põhimõtted

Liitium-ioonakud koosnevad positiivsest elektroodist, negatiivsest elektroodist, separaatorist ja elektrolüüdist. Laadimine ja tühjendamine saavutatakse liitiumioonide (Li⁺) interkalatsiooni ja deinterkalatsiooni kaudu positiivsete ja negatiivsete elektroodide vahel. Laadimise ajal interkaleeritakse Li⁺ positiivselt elektroodilt negatiivsesse elektroodi; tühjenemise ajal muutub protsess vastupidiseks. See pöörduv interkalatsioonireaktsioon annab liitium-ioonakudele suure energiatiheduse ja suurepärase rattasõiduvõime.

 

2. Aku struktuur ja korpuse tüüp

Tüüpiline liitium{0}}ioonaku element koosneb elektroodidest, separaatorist, elektrolüüdist, sakidest ja korpusest. Levinud praegu saadaolevad korpusetüübid on teras, nikkel ja alumiinium. Tänu suurepärasele soojusjuhtivusele, kergele konstruktsioonile ja korrosioonikindlusele kasutatakse alumiiniumist patareikorpusi laialdaselt energia- ja energiasalvestussektorites. Uutes energiasõidukites ja energiasalvestavates elektrijaamades on ülekaalus eelkõige prismaatilised alumiiniumkestad ja liitiumelemendiga alumiiniumist kestad.

 

Näiteks 3003-H14 alumiiniumkorpus demonstreerib oma suurepärase plastilisuse ja mehaanilise tugevuse tõttu suurepärast vormitavust ja vastupidavust LFP aku alumiiniumkorpuste ja LiFePo4 prismaatiliste aku alumiiniumelementide valmistamisel.

 

 

 

Liitium{0}}ioonaku tootmisprotsess jaguneb üldiselt kolmeks etapiks: eeltootmine, -järgne tootmine ning sõelumine ja testimine. Iga etapp mõjutab otseselt akuelementide järjepidevust ja töökindlust.

 

(I) Esi{0}}lõppprotsess: tuuma moodustamine

Esi{0}}lõppprotsess hõlmab kümmet etappi: suspensiooni segamine, katmine, rullipressimine, lõikamine, lehtede valmistamine, kerimine, korpuse sisestamine, põhja keevitamine, rullisoonte lõikamine ja küpsetamine. Põhieesmärk on töödelda pulbristatud positiivsete ja negatiivsete elektroodide materjale stabiilseteks südamikeks.

 

Läga segamine ja katmine:Positiivse ja negatiivse elektroodi pulbrid, juhtiv aine ja sideaine segatakse proportsionaalselt, et moodustada suspensiooni suspensioon, mis seejärel kaetakse ühtlaselt voolukollektorile. Katte paksus ja ühtlus mõjutavad otseselt aku energiatihedust ja tsükli eluiga.

 

Rulli pressimine ja lõikamine:Rullpressimine reguleerib elektroodilehtede tihedust, paksust ja tihendamist. Lõikamise ajal tuleb lühiste vältimiseks vältida purskeid ja laastude tekkimist. See samm nõuab kõrget puhtust ja madalat niiskuse reguleerimist, et niiskus ei mõjutaks elektrokeemilist jõudlust.

 

Mähis ja korpuse sisestamine:Silindrilised rakud moodustatakse mähisega, samas kui prismaatilised rakud või prismaatilised rakud moodustatakse virnastamisprotsessi abil. Südamiku korpusesse sisestamisel tuleb korpuse mõõtmed täpselt sobitada. See kehtib eriti liitium-ioonakude alumiiniumkorpuste kohta, kus korpuse tolerantsi juhtimine mõjutab otseselt tihedust ja survekindlust.

 

Põhja keevitamine ja rullsoonte tegemine
Negatiivne sakk ja korpus on kokku keevitatud, et moodustada vooluring. Alumiiniumprismakorpuste keevitamisel tuleb kuum{1}}mõjutsooni (HAZ) kontrollida, et vältida alumiiniumkorpuse oksüdeerumist ja nõrgenemist.

 

Küpsetamine ja niiskuse eemaldamine
Küpsetamine eemaldab niiskuse südamikust, säilitades niiskuse jälje ppm tasemel, et tagada stabiilne reaktsioon elektrolüüdiga.

 

(II) Tagumine{0}}protsess: pakendamine ja vedelikuga täitmine

 

Vedelik täitmine
Pärast elektrolüüdi süstimist peab elektrood olema täielikult leotatud. Süstitava koguse, temperatuuri ja niiskuse reguleerimine on ülioluline. Liigne elektrolüüdi täitmine võib põhjustada aku paisumist või kaitseklapi enneaegset avanemist; ebapiisav elektrolüüdi täitmine võib kaasa tuua võimsuse vähenemise ja liitiumplaadistamise ohu.

 

Keevitamine ja tihendamine
Katteplaadi keevitus- ja tihendusmoodus määrab aku õhutiheduse. Ruudukujuliste alumiiniumkorpuste või liitiumelemendiga alumiiniumkestade puhul on täieliku tihenduse tagamiseks vajalik täppislaserkeevitustehnoloogia.

 

Puhastamine ja filmimine
Elektrolüüdi korrosiooni vältimiseks eemaldage väliskestast jääkvedelik ja lisandid. Väline termokahanev kile tagab isolatsiooni positiivse ja negatiivse elektroodi vahel, vältides väliseid lühiseid ja parandades välimuse kvaliteeti.

 

(III) Sõelumise ja testimise etapp

Pärast akuelementide moodustamist läbivad need aktiveerimise, moodustamise, vanandamise, sorteerimise ja mahutavuse klassifitseerimise, et tagada tehase järjepidevus ja ohutus.

 

Aktiveerimine ja moodustamine
Aktiveerimine tagab, et elektrolüüt läbib elektroodid täielikult. Moodustamine on esimene laadimisprotsess, mis loob stabiilse SEI-kile. Voolu, pinge ja temperatuuri parameetrite reguleerimine on akuelemendi eluea pikendamiseks ülioluline.

 

Vanandamine ja sorteerimine
Vananemine hõlmab pidevat temperatuuri säilitamist, et tuvastada pingelangus ja sisemised lühiseriskid. Sorteerimine kategoriseerib rakud sisemise takistuse ja mahutavuse järgi, tagades järjepidevuse järgnevaks moodulite sobitamiseks.

 

Maht ja sidumine
Tarnimine toimub mahutavuse liigitamise teel, et tagada LiFePo4 prismaatiliste alumiiniumelementide jõudluse vastavus kokkupaneku ajal, parandades süsteemi energiatõhusust ja tsükli eluiga.

 

 

Liitium{0}}ioonakuelemendi korpus ei ole mitte ainult mehaaniline kaitsekiht, vaid ka elektrokeemilise süsteemi stabiilsuse võtmekomponent. Alumiiniumisulamist korpuste (nt 3003-H14 alumiiniumkorpuse, alumiiniumprismaatilise korpuse või LFP aku alumiiniumümbrise) kasutamine parandab oluliselt soojusjuhtimist ja konstruktsiooni tugevust.

 

Soojusjuhtivus:Alumiiniumkorpused hajutavad soojust tõhusamalt kui terasest korpused, mistõttu need sobivad suure -kiirusega tühjenemise ja{1}}kõrge temperatuuriga keskkondades.

 

Kergekaalu eelis:Alumiiniumist akukorpuste tihedus on ainult üks{0}}kolmandik terasest korpuste tihedusest, mis aitab kaasa sõidukite kaalu vähenemisele.

 

Vormimise ühilduvus:Prismarakkudega alumiiniumkestad on stantsimisel ja venitamisel suurepäraselt elastsed, mistõttu sobivad need masstootmiseks.

 

Korrosioonikindlus ja tihendus:Alumiiniumisulamist korpuseid saab anodeerida, et moodustada tihe kaitsekiht, mis suurendab ohutust.

 

Seega, alates südamiku valmistamisest kuni korpuse vormimiseni, on liitium{0}}ioonakude alumiiniumkorpuse täppisvalmistamise ja pinnatöötluse kvaliteet aku ohutuse ja järjepidevuse tagamiseks ülioluline.

 

 

 

Liitium{0}}ioonakude tootmine on süstemaatiline projekt, mis hõlmab materjale, elektrokeemiat, töötlemist ja automatiseeritud juhtimist. Uue energiatööstuse kiire arenguga kasvab nõudlus prismaatiliste akukorpuste ja LiFePo4 prismaatiliste akualumiiniumelementide järele jätkuvalt ning alumiiniumisulamist korpuse tehnoloogia on muutumas aku jõudluse optimeerimise põhifookuseks.

 

Tootmisprotsessi optimeerimise, ümbritseva õhuniiskuse täpse kontrollimise ning korpuse ja pakendamisstandardite range järgimise abil saab liitium{0}}ioonakude alumiiniumkorpuste töökindlust ja eluiga oluliselt parandada, pakkudes uutele energiasüsteemidele ohutumaid ja tõhusamaid energiasalvestuslahendusi.