隨著科學技術的發展,鋰電池已經成為我們日常生活中不可或缺的一部分。 從手機和膝上型電腦到電動汽車,鋰電池無處不在。 為了生產出高質量的鋰電池,需要經過前、中、後段等多道工序,每一道工序都離不開各種裝置的支撐。 本文將詳細介紹這三種工藝的主要裝置及其作用。
鋰離子電池是乙個複雜的系統,包括陰極、陽極、隔膜、電解液、集流體和粘結劑、導電劑等,涉及的反應包括正負極的電化學反應、鋰離子傳導和電子傳導、熱擴散等。 鋰電池的生產過程很長,生產過程中涉及的工序很多。
鋰電池按形式可分為圓柱形電池、方形電池和軟包電池,它們的生產工藝不同,但作為乙個整體鋰電池製造工藝可分為前端工藝(極片製造)、中端工藝(電芯合成)和後端工藝(化成和封裝)。。由於鋰離子電池的安全效能要求很高,因此在電池製造過程中對鋰離子電池裝置的精度、穩定性和自動化水平提出了極高的要求。
鋰電池裝置是正負極材料、隔膜材料、電解液等原材料通過有序工藝製造和生產的工藝裝置,鋰電池裝置對鋰電池的效能和成本有重大影響,是決定性因素之一。 根據工藝流程的不同,鋰電池裝置可分為前端裝置、中端裝置和後端裝置在鋰電池生產線中,前、中、後裝置的價值比例約為4:3:3。
前工序的生產目標是完成(正負極)電極片的製造。 前道工序的主要工序有:混合、塗佈、軋制、分切、成膜、模切,涉及的裝置主要有:混合機、塗佈機、輥壓機、分切機、壓片機、模切機等。
漿料混合(使用裝置:真空混合機)。,用於混合和均勻分散陰極和負極材料的裝置。 它是將正負極固態電池材料混合均勻,然後加入溶劑攪拌成漿料。 漿料攪拌是前道工序的起點,也是完成後續塗佈、軋制等工序的預序基礎。
塗佈(使用裝置:塗佈機)。,一種用於將正負極材料應用於導電劑的裝置。 將攪拌好的漿料均勻地塗覆在金屬箔上,乾燥製成正負極片。 塗佈機作為前道工序的核心環節,執行質量深刻影響著成品電池的一致性、安全性和生命週期,因此塗佈機是前道工序中最有價值的裝置。
軋制(使用裝置:輥壓機)。軋制是指將鋰電池極片塗覆和乾燥到一定程度的過程。 極片軋制後,可以提高鋰電池的能量密度,並將粘結劑牢固地附著在極片集流體上的電極材料上,從而防止在迴圈過程中電極材料從電極片集流體上脫落而造成鋰電池能量損失。 軋制是鋰電池極片製造過程中最關鍵的工序之一,其軋制壓力的精度極大地影響著鋰電池的效能。
分切(使用裝置:分切機)。它是一種窄片,可連續地將一整卷極片切成幾個所需的寬度。 極片在分切時因剪下而斷裂失效,分切後邊緣的平整度(**刺,無屈曲)是考察分切機效能的關鍵。 該裝置可快速、準確地分切各種規格和形狀的鋰電池,使其成為鋰電池生產線上不可缺少的加工裝置。
生產(使用裝置:壓片機)。它包括將極耳焊接到分切的極耳上,貼上保護膠帶,覆蓋極耳或使用雷射切割形成極耳,以便在隨後的纏繞過程中使用。
模切(使用裝置:模切機)。它是將塗佈後的電極片沖孔切割,以便後續加工。
中期工藝的生產目標是完成電芯的製造不同型別鋰電池中間工序的技術路線和生產線裝置存在差異。 中間工序的本質是組裝工序,具體是前工序製作的(正負極)電極片,隔膜和電解液有序組裝。 由於方形(卷)、圓柱(卷)和軟包(層狀)電池的儲能結構不同,不同型別鋰電池在中間工藝的技術路線和生產線裝置存在明顯差異。 具體來說,稜柱形和圓柱形電池中間工序的主要工藝有:纏繞、注液、包裝,涉及的裝置主要包括:繞線機、注液機、包裝裝置(殼體機、坡口滾壓機、封口機、焊接機)等;軟包電池中間工序的主要工序有:貼合、注液、包裝,涉及的裝置主要包括:貼合機、注液機、包裝裝置等。
繞線(使用的裝置:繞線機)。鋰電池繞線機用於對鋰電池電芯進行纏繞,是將電池的正極片、負極片和隔膜以連續旋轉的方式組裝成鐵芯封裝的機器。 繞線機有正負極送料單元,將正負極膜片纏繞在一起的部分稱為針式繞線。 根據繞線芯組的形狀型別不同,繞線裝置主要可分為方形繞組和圓柱繞組兩大類。 方形繞線可細分為方形自動繞線機和方形制膜繞線機兩大類,捲出方形的電芯主要用於製作動力儲能方形電池、數碼電池等。
繞線(使用的裝置:繞線機)。鋰電池繞線機用於對鋰電池電芯進行纏繞,是將電池的正極片、負極片和隔膜以連續旋轉的方式組裝成鐵芯封裝的機器。 繞線機有正負極送料單元,將正負極膜片纏繞在一起的部分稱為針式繞線。 根據繞線芯組的形狀型別不同,繞線裝置主要可分為方形繞組和圓柱繞組兩大類。 方形繞線可細分為方形自動繞線機和方形制膜繞線機兩大類,捲出方形的電芯主要用於製作動力儲能方形電池、數碼電池等。
注液機(使用裝置:注液機)。用於將電解液注入電池電極片中,完成電池的電化學反應。
電芯封裝(使用裝置:剝殼機、開槽機、封口機、焊接機就是把鐵芯放進電池外殼裡。
後端流程的生產目標是完成成型和包裝。截至中工序,鋰電池電芯的功能結構已經形成,後工序的意義在於將其啟用,經過測試、分選和組裝,將形成使用安全、效能穩定的鋰電池產品。 後端流程的主要流程有:化成、容量、測試、分選等,涉及的裝置主要包括:充放電機、檢測裝置等。
化成(使用的裝置:充電和放電電機)。,用於對電池進行充放電以評估電池的效能和安全性,是通過第一次充電來啟用電池電芯,在此過程中,在負極表面生成有效的鈍化膜(SEI膜),以實現鋰電池的“初始化”。
容量(使用裝置:充電和放電電機)。換句話說,“分析能力”是按照設計標準對成型的電池進行充電和放電,以測量電池的電容。 電芯的充放電貫穿於化成和容量分離的過程,因此充放電電機是最常用的後端核心裝置。 充放電電機的最小工作單元為“通道”,乙個“箱”(箱)由若干個“通道”組成,多個“單元”組合在一起,形成充放電電機。
測試(使用的裝置:測試裝置)。應在充電、放電、靜置前後進行分選是根據測試結果,根據一定的標準對成型和電容電池進行分類和選擇。 檢測分選過程的意義不僅在於剔除不合格產品,因為在鋰離子電池的實際應用中,電芯往往是併聯和串聯組合的,因此選擇效能接近的電芯將有助於優化電池的整體效能。
鋰電池的生產離不開鋰電池生產裝置,其效能是由製造工藝和生產裝置決定的。 中國鋰電池裝置企業在技術、效率、穩定性等方面均已超過日韓裝置企業,具有價效比、售後維護等優勢。 形成了國內鋰電裝置企業集群,成為中國高階裝備的名片,進入國際市場。 隨著鋰電池龍頭的垂直聯盟和海外生產的擴大,鋰電池裝置迎來了快速增長的新機遇期。