Quy trình sản xuất pin tế bào lăng kính: Hướng dẫn toàn diện
Giới thiệu
Pin vỏ nhôm hình lăng trụ đã trở nên ngày càng phổ biến trong xe điện (EVS) và hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) do hiệu quả thể tích cao, độ bền cơ học và dễ lắp ráp mô-đun. So với các tế bào hình trụ và túi, các tế bào hình lăng trụ cung cấp sự cân bằng giữa mật độ năng lượng, hiệu suất nhiệt và cường độ cơ học. Bài viết này phác thảo quá trình sản xuất đầy đủ, từ nguyên liệu thô đến bộ pin lắp ráp cuối cùng.
1. Chuẩn bị nguyên liệu thô
Vật liệu catốt
Vật liệu catốt thông thường bao gồm:
Lithium Sắt Phosphate (LFP)
Oxit Cobalt Mangan Niken (NMC)
LITHIUM NIKEL COBALT ALUMINUM OXIDE (NCA)
Các vật liệu này được tổng hợp thông qua các phản ứng trạng thái rắn ở nhiệt độ cao (thường là 700-900 độ) để đạt được độ kết tinh cao.
Vật liệu cực dương
ANODE thường được làm từ:
Than chì (nhân tạo hoặc tự nhiên)
Composite silicon-carbon (cho các tế bào năng lượng cao)
Các nguyên liệu thô được xử lý để đạt được kích thước hạt được tối ưu hóa, diện tích bề mặt và mật độ vòi.
Chất điện giải
Chất điện phân thường là mộtmuối lithium(Lipf6) hòa tan trong hỗn hợp các dung môi hữu cơ nhưEC (ethylene cacbonat), DMC (dimethyl carbonate)và phụ gia để tăng cường sự ổn định và hiệu suất.
Máy tách biệt
Các tế bào lăng kính thường sử dụng các phân tách polypropylen (PP) hoặc polyetylen (PE) đa lớp, với độ dày từ12μm đến 20μm, đảm bảo cường độ cơ học và sự ổn định nhiệt.
2. Quá trình sản xuất điện cực
Chuẩn bị bùn
Cathode: Vật liệu hoạt động + Tác nhân dẫn điện (Black Black) + Binder (PVDF) trộn với dung môi NMP.
ANODE: LOGARITE + Tác nhân dẫn điện + Binder (CMC + SBR) trộn với nước khử ion.
Thiết bị trộn bùn:Máy trộn cắt cao, máy trộn hành tinh.
Lớp phủ
Sát chủ được chuẩn bị được phủ đều trên lá kim loại:
Cực âm: Được phủ trên lá nhôm.
Cực dương: Được phủ trên lá đồng.
Phương pháp lớp phủ:Lớp phủ chếthoặcLớp phủ vasc.
Sấy khô
Các lá phủ được sấy khô trongLò khô liên tục, loại bỏ dung môi (NMP hoặc nước) dưới nhiệt độ được kiểm soát chính xác.
Cathode sấy: 120-140 độ
Sấy anode: 80-120 độ
Lịch
Cả hai điện cực đều đi qua một cặp con lăn chính xác để nén lớp phủ, đảm bảo:
Độ dày đồng đều.
Mật độ điện cực cao hơn.
Liên hệ tốt hơn giữa vật liệu hoạt động và bộ thu hiện tại.
Mục tiêu mật độ lịch:
Cathode: 2. 8-3. 5 g/cm³
Anode: 1. 4-1. 8 g/cm³
Rạch
Sau khi ghi lịch, các điện cực làkhe hởthành các dải hẹp, phù hợp với thiết kế tế bào.
3. Quá trình lắp ráp tế bào
Hàn tab
Các tab bộ thu hiện tại (nhôm cho catốt, đồng cho cực dương) được hàn vào các điện cực.
Xếp chồng
Các tế bào lăng kính thường sử dụngZ lần xếp chồnghoặcxếp chồng xếp chồng, trong đó cực âm, phân tách và cực dương được xếp chồng vào một cấu trúc bánh sandwich nhỏ gọn.
Vụ chèn trường hợp
Lắp ráp điện cực xếp chồng được chèn vào một hình thành trướctrường hợp nhôm, được làm từHợp kim nhôm (thường là 3003 hoặc 1060).
Tiêm điện giải
Các chất điện phân được tiêm vào trường hợp dưới chân không để đảm bảo làm ướt đầy đủ tất cả các bề mặt bên trong.
Chất điện phân chính xác: ± 0. 5g mỗi ô.
Trước khi niêm phong
Sau khi làm đầy điện phân, tế bào làđược niêm phong trướcĐể tạm thời bảo vệ môi trường nội bộ trong quá trình hình thành.
4. Quá trình hình thành
Các tế bào trải qua quá trình điện tích ban đầu và quá trình xuất viện được gọi làsự hình thành, cho phépSEI (Electrolyte Interphase)lớp để tạo thành trên bề mặt cực dương.
Nhiệt độ hình thành: 25-45 độ.
Hiện tại hiện tại: 0. 05-0. 1c (chậm để đảm bảo SEI thống nhất).
5. Thiếu
Sau khi hình thành, khí được tạo ra trong quá trình hình thành SEI được loại bỏ thông quakhử khíxử lý, đảm bảo tế bào bên trongÁp lực được tối ưu hóa.
6. Niêm phong cuối cùng
Vỏ nhôm được niêm phong bằng cách sử dụngHàn laserhoặcHàn siêu âm, Đảm bảo:
Sự ẩn dật tuyệt vời.
Sức mạnh cơ học.
Một số thiết kế cũng thêm mộtlỗ thông hơi an toànĐể giải phóng áp lực nếu khí bên trong tích tụ trong quá trình hoạt động bất thường.
7. Kiểm tra & kiểm soát chất lượng
Mỗi ô trải qua thử nghiệm toàn diện, bao gồm:
Kiểm tra năng lực: Chu kỳ phí/xả đầy đủ.
Điện trở trong: Kiểm tra trở kháng AC (thường là 1 kHz).
Kiểm tra rò rỉ: Phát hiện rò rỉ helium.
Điện áp mạch mở (OCV): Giám sát tự xả.
Kiểm tra kích thước: Đảm bảo dung sai kích thước trong spec.
8. Mô -đun & Lắp ráp gói
Các tế bào hình lăng trụ được thử nghiệm được kết hợp thành các mô -đun bằng cách sử dụng:
Hàn laserhoặcHàn siêu âmcho xe buýt.
Tích hợp củaHệ thống quản lý pin (BMS)Để theo dõi điện áp, nhiệt độ và cân bằng.
Hệ thống quản lý nhiệt (TMS) cũng được tích hợp, thường sử dụng:
Tấm làm mát(làm mát chất lỏng).
Vật liệu giao diện nhiệt (TIM)Để tản nhiệt tốt hơn.
Tóm tắt sơ đồ quy trình
| Bước chân | Quá trình |
| 1 | Chuẩn bị nguyên liệu thô |
| 2 | Trộn bùn |
| 3 | Lớp phủ |
| 4 | Sấy khô |
| 5 | Lịch |
| 6 | Rạch |
| 7 | Hàn tab |
| 8 | Xếp chồng |
| 9 | Vụ chèn trường hợp |
| 10 | Tiêm điện giải |
| 11 | Trước khi niêm phong |
| 12 | Sự hình thành |
| 13 | Khử khí |
| 14 | Niêm phong cuối cùng |
| 15 | Kiểm tra |
| 16 | Mô -đun & Lắp ráp gói |
Ưu điểm của các tế bào nhôm hình lăng trụ
| Tính năng | Lợi ích |
| Hiệu quả thể tích cao | Tối ưu hóa không gian sử dụng trong gói EV |
| Sức mạnh cơ học tuyệt vời | Vỏ nhôm bền được bảo vệ chống lại tác động |
| Tính linh hoạt mô -đun | Dễ dàng tích hợp vào các gói lớn |
| Độ dẫn nhiệt tốt | Nhôm tăng cường sự tản nhiệt |
Phần kết luận
Pin di động lăng kính kết hợpAn toàn cao, sức mạnh cơ học và thiết kế linh hoạt, làm cho chúng lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu nhưXe điện và kho lưu trữ đứng yên. Trong khi quá trình sản xuất chia sẻ điểm chung với các tế bào hình trụ và túi, thì việc xử lý chính xác củatrường hợp nhôm, chất điện phân, Vàquá trình niêm phonglà các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy.
