Prizmatiska šūnu akumulatora ražošanas process: visaptverošs ceļvedis

Ievads

Prizmatiskās alumīnija gadījuma baterijas ir kļuvušas arvien populārākas elektriskajos transportlīdzekļos (EV) un enerģijas uzglabāšanas sistēmās (ESS), pateicoties to augstajai tilpuma efektivitātei, mehāniskai noturībai un modulāras montāžas ērtībai. Salīdzinot ar cilindriskām un maisiņu šūnām, prizmatiskās šūnas piedāvā līdzsvaru starp enerģijas blīvumu, termisko veiktspēju un mehānisko izturību. Šajā rakstā ir aprakstīts pilns ražošanas process, sākot no izejvielām un beidzot ar galīgi samontēto akumulatoru.

Katoda materiāli

Parastie katoda materiāli ietver:

Litija dzelzs fosfāts (LFP)

Niķeļa mangāna kobalta oksīds (NMC)

Litija niķeļa kobalta alumīnija oksīds (NCA)

Šie materiāli tiek sintezēti, izmantojot cietvielu reakcijas augstā temperatūrā (parasti 700-900 pakāpe), lai sasniegtu augstu kristāliskumu.

Anoda materiāli

Anods parasti tiek izgatavots no:

Grafīts (mākslīgs vai dabisks)

Silīcija-oglekļa kompozīts (augstas enerģijas šūnām)

Izejvielas tiek apstrādātas, lai sasniegtu optimizētu daļiņu lielumu, virsmas laukumu un krāna blīvumu.

Elektrolīts

Elektrolīts parasti ir alitija sāls(LIPF6) Izšķīdināts organisko šķīdinātāju maisījumā, piemēram,EC (etilēnkarbonāts), DMC (dimetilkarbonāts), un piedevas, lai uzlabotu stabilitāti un veiktspēju.

Separators

Prizmatiskās šūnas parasti izmanto daudzslāņu polipropilēna (PP) vai polietilēna (PE) separatorus ar biezumu, sākot no12 μm līdz 20 μm, nodrošinot mehānisko izturību un termisko stabilitāti.

Vircas sagatavošana

Katods: Aktīvs materiāls + vadošs līdzeklis (oglekļa melns) + saistviela (PVDF), kas sajaukts ar NMP šķīdinātāju.

Anods: grafīts + vadošs līdzeklis + saistviela (CMC + SBR), kas sajaukts ar dejonizētu ūdeni.

Vircas sajaukšanas aprīkojums:Augstas bikses maisītāja, planētu maisītāja.

Pārklājums

Sagatavotā virca ir vienmērīgi pārklāta uz metāla folijām:

Katods: Pārklāts uz alumīnija folijas.

Anods: Pārklāts uz vara folijas.

Pārklājuma metode:Slota die pārklājumsvaiKomatu bāra pārklājums.

Žāvēšana

Pārklātas folijas tiek žāvētasNepārtrauktas žāvēšanas krāsnis, šķīdinātāju (NMP vai ūdens) noņemšana precīzi kontrolētā temperatūrā.

Katoda žāvēšana: 120-140 grāds

Anoda žāvēšana: 80-120 grāds

Kalendārs

Abi elektrodi iziet cauri precīzu veltņu pārim, lai saspiestu pārklājumu, nodrošinot:

Vienāds biezums.

Lielāks elektrodu blīvums.

Labāks kontakts starp aktīvo materiālu un pašreizējo kolekcionāru.

Kalendēšanas blīvuma mērķi:

Katods: 2. 8-3. 5 g/cm³

Anods: 1. 4-1. 8 g/cm³

Sprauga

Pēc kalendāriem elektrodi irspraugašaurās sloksnēs, saskaņojot šūnu dizainu.

Cilnes metināšana

Pašreizējās kolekcijas cilnes (katoda alumīnijs, vara anodam) ir metinātas līdz elektrodiem.

Sakraušana

Prizmatiskās šūnas parasti izmantoZ-salocīta kraušanavailaminēšanas sakraušana, kur katods, separators un anods ir pārmaiņus sakrauti kompaktā sviestmaižu struktūrā.

Gadījuma ievietošana

Sakrauts elektrodu komplekts tiek ievietots iepriekš izveidotāalumīnija korpuss, izgatavots noalumīnija sakausējums (parasti 3003 vai 1060).

Elektrolītu injekcija

Elektrolīts tiek ievadīts lietā zem vakuumā, lai nodrošinātu visu iekšējo virsmu pilnīgu mitrināšanu.

Elektrolītu aizpildīšanas precizitāte: ± 0. 5G uz šūnām.

Pirmsdzemdību

Pēc elektrolītu pildīšanas šūna iriepriekš aizzīmogotsīslaicīgi aizsargāt iekšējo vidi veidošanās procesa laikā.

Šūnas iziet sākotnējo lādiņu un izrakstīšanas procesu, ko sauc parveidošanās, kas ļaujSEI (cietā elektrolītu starpfāze)slānis, lai veidotos uz anoda virsmas.

Veidošanās temperatūra: 25-45 grāds.

Formācijas strāva: 0. 05-0. 1c (lēni, lai nodrošinātu vienotu SEI).

Pēc veidošanās SEI veidošanās laikā iegūtā gāze tiek noņemta caur avakuuma degazēšanaprocesu, nodrošinot šūnu iekšējuspiediens ir optimizēts.

Alumīnija korpuss ir hermētiski noslēgts, izmantojotlāzera metināšanavaiultraskaņas metināšana, nodrošināt:

Lieliska hermētika.

Mehāniskā izturība.

Daži dizainparaugi arī pievieno adrošības ventilācijaLai atbrīvotu spiedienu, ja patoloģiskas darbības laikā uzkrājas iekšēja gāze.

Katrā šūnā tiek veikta visaptveroša pārbaude, ieskaitot:

Jaudas pārbaude: Pilns uzlādes/izlādes cikls.

Iekšējā pretestība: Maiņstrāvas pretestības tests (parasti pie 1 kHz).

Noplūdes pārbaude: Hēlija noplūdes noteikšana.

Atvērta ķēdes spriegums (OCV): Pašizbalsta uzraudzība.

Dimensijas pārbaude: SPĒLĒŠANAS IZMEKLĒŠANA Spec.

Pārbaudītās prizmatiskās šūnas tiek apvienotas moduļos, izmantojot:

Lāzera metināšanavaiultraskaņas metināšanapar kopām.

IntegrācijaAkumulatora pārvaldības sistēma (BMS)Lai uzraudzītu spriegumu, temperatūru un līdzsvarošanu.

Tiek integrētas arī termiskās vadības sistēmas (TMS), parasti izmantojot:

Dzesēšanas plāksnes(šķidruma dzesēšana).

Termiskā interfeisa materiāli (Tims)labākai karstuma izkliedēšanai.

Prizmatisko šūnu baterijas apvienoAugsta drošība, mehāniskā izturība un elastīgs dizains, padarot tos ideālus prasīgām lietojumprogrammām, piemēram,elektriskie transportlīdzekļi un stacionārā uzglabāšanaApvidū Kaut arī ražošanas procesam ir kopības ar cilindriskām un maisiņu šūnām, precīza apstrādealumīnija korpuss, elektrolītu pildījums, unblīvēšanas processir kritiski faktori, kas ietekmē veiktspēju un uzticamību.