Wie bereits erwähnt, kann ein typischer Herstellungsprozess für Lithium-Ionen-Batterien in drei Phasen unterteilt werden: den Front-End-Prozess (Elektrodenherstellung), den Mittelstadium-Prozess (Zellsynthese) und den Back-End-Prozess (Formation und Verpackung). Wir haben den Front-End-Prozess bereits vorgestellt, und dieser Artikel konzentriert sich auf den Prozess in der mittleren Phase.
Der mittlere Prozess der Herstellung von Lithiumbatterien ist der Montageabschnitt, dessen Produktionsziel darin besteht, die Herstellung der Zellen abzuschließen. Konkret besteht der mittlere Prozess darin, die (positiven und negativen) Elektroden, die im vorherigen Prozess hergestellt wurden, ordnungsgemäß mit dem Separator und dem Elektrolyten zusammenzusetzen.
Aufgrund der unterschiedlichen Energiespeicherstrukturen verschiedener Arten von Lithiumbatterien, einschließlich prismatischer Aluminiumschalenbatterien, zylindrischer Batterien und Beutelbatterien, Klingenbatterien usw., gibt es im Mittelstufenprozess offensichtliche Unterschiede in ihrem technischen Prozess.
Der mittlere Prozess der prismatischen Aluminiumschalenbatterie und der zylindrischen Batterie besteht aus dem Aufwickeln, der Elektrolytinjektion und der Verpackung.
Der mittlere Prozess der Beutelbatterie und der Klingenbatterie besteht aus dem Stapeln, der Elektrolytinjektion und der Verpackung.
Der Hauptunterschied zwischen beiden besteht im Wickelverfahren und im Stapelverfahren.
Wicklung
Beim Zellwickelprozess werden Kathode, Anode und Separator durch eine Wickelmaschine zusammengerollt, und die benachbarte Kathode und Anode werden durch einen Separator getrennt. In Längsrichtung der Zelle liegt der Separator über der Anode und die Anode über der Kathode, um Kurzschlüsse durch den Kontakt zwischen Kathode und Anode zu verhindern. Nach dem Aufwickeln wird die Zelle durch das Klebeband fixiert, um ein Auseinanderfallen zu verhindern. Dann geht die Zelle zum nächsten Prozess über.
Dabei ist darauf zu achten, dass es zu keinem physischen Kontakt zwischen der positiven und der negativen Elektrode kommt und dass die negative Elektrode die positive Elektrode sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung vollständig bedecken kann.
Aufgrund der Eigenschaften des Wickelverfahrens kann es nur zur Herstellung von Lithiumbatterien mit regelmäßiger Form verwendet werden.
Stapeln
Im Gegensatz dazu werden beim Stapelprozess die positiven und negativen Elektroden sowie der Separator gestapelt, um eine Stapelzelle zu bilden, die zur Herstellung von Lithiumbatterien mit regelmäßiger oder ungewöhnlicher Form verwendet werden kann. Es verfügt über ein höheres Maß an Flexibilität.
Stapeln ist normalerweise ein Prozess, bei dem die positiven und negativen Elektroden und der Separator Schicht für Schicht in der Reihenfolge positive Elektrode-Separator-negative Elektrode gestapelt werden, um mit dem Stromkollektor eine Stapelzelle zu bildenwie die Tabs. Die Stapelmethoden reichen vom direkten Stapeln, bei dem der Separator abgeschnitten wird, bis zum Z-Falten, bei dem der Separator nicht abgeschnitten und in Z-Form gestapelt wird.
Beim Stapelprozess tritt kein Biegephänomen des gleichen Elektrodenblechs auf, und beim Wickelprozess tritt kein „C-Ecken“-Problem auf. Dadurch kann der Eckraum in der Innenschale voll ausgenutzt werden und die Kapazität pro Volumeneinheit ist höher. Im Vergleich zu den im Wickelverfahren hergestellten Lithiumbatterien weisen im Stapelverfahren hergestellte Lithiumbatterien offensichtliche Vorteile hinsichtlich Energiedichte, Sicherheit und Entladeleistung auf.
Der Wickelprozess hat eine relativ lange Entwicklungsgeschichte, einen ausgereiften Prozess, niedrige Kosten und eine hohe Ausbeute. Mit der Entwicklung neuer Energiefahrzeuge hat sich der Stapelprozess jedoch zu einem aufstrebenden Stern mit hoher Volumenausnutzung, stabiler Struktur, geringem Innenwiderstand, langer Lebensdauer und anderen Vorteilen entwickelt.
Ob Wickel- oder Stapelverfahren, beide haben offensichtliche Vor- und Nachteile. Stapelbatterien erfordern mehrere Abtrennungen der Elektrode, was zu einem größeren Querschnitt als die Wicklungsstruktur führt und das Risiko der Entstehung von Graten erhöht. Was das Aufwickeln der Batterie anbelangt, verschwenden die Ecken Platz, und eine ungleichmäßige Aufwickelspannung und Verformung kann zu Inhomogenität führen.
Daher ist die anschließende Röntgenuntersuchung äußerst wichtig.
Röntgenprüfung
Die fertige Wickel- und Stapelbatterie sollte getestet werden, um zu prüfen, ob ihre innere Struktur dem Produktionsprozess entspricht, wie z. B. die Ausrichtung der Stapel- oder Wickelzellen, die innere Struktur der Laschen und der Überhang der positiven und negativen Elektroden usw., usw um die Produktqualität zu kontrollieren und den Fluss unqualifizierter Zellen in die nachfolgenden Prozesse zu verhindern;
Für Röntgenprüfungen hat Dacheng Precision eine Reihe von Röntgenbildinspektionsgeräten auf den Markt gebracht:
Röntgen-Offline-CT-Batterieinspektionsmaschine
Röntgen-Offline-CT-Batterieinspektionsgerät: 3D-Bildgebung. Durch die Schnittansicht kann der Überhang in Längsrichtung und Breitenrichtung der Zelle direkt erkannt werden. Die Erkennungsergebnisse werden nicht durch Elektrodenfase oder -biegung, Lasche oder Keramikkante der Kathode beeinträchtigt.
Röntgen-Inline-Wicklungsbatterie-Inspektionsmaschine
Inline-Röntgenbatterie-Inspektionsmaschine für Wicklungen: Diese Ausrüstung wird an die vorgelagerte Förderstrecke angedockt, um eine automatische Aufnahme der Batteriezellen zu ermöglichen. Batteriezellen werden zur internen Zyklenprüfung in die Anlage eingesetzt. NG-Zellen werden automatisch ausgewählt. Maximal 65 Lagen Innen- und Außenringe werden vollständig geprüft.
Röntgeninline-Zylinderbatterie-Inspektionsmaschine
Das Gerät sendet Röntgenstrahlen über eine Röntgenquelle aus und dringt durch die Batterie ein. Das Röntgenbild wird empfangen und vom Bildgebungssystem werden Fotos aufgenommen. Es verarbeitet die Bilder mithilfe selbst entwickelter Software und Algorithmen, misst und bestimmt automatisch, ob es sich um gute Produkte handelt, und wählt schlechte Produkte aus. Das vordere und hintere Ende des Geräts können mit der Produktionslinie verbunden werden.
Röntgen-Inline-Stack-Batterieinspektionsmaschine
Das Gerät ist mit der vorgeschalteten Übertragungsleitung verbunden. Es kann Zellen automatisch entnehmen und zur internen Schleifenerkennung in Geräte einlegen. Es kann NG-Zellen automatisch sortieren und OK-Zellen werden automatisch auf die Übertragungsleitung in die nachgeschalteten Geräte eingespeist, um eine vollautomatische Erkennung zu erreichen.
Digitales Inline-Röntgenbatterie-Inspektionsgerät
Das Gerät ist mit der vorgelagerten Übertragungsleitung verbunden. Die Zellen können automatisch entnommen oder manuell geladen und dann zur internen Schleifenerkennung in das Gerät gegeben werden. Es kann die NG-Batterie automatisch sortieren, die OK-Batterieentfernung wird automatisch in die Übertragungsleitung oder Platte gelegt und an die nachgeschaltete Ausrüstung gesendet, um eine vollautomatische Erkennung zu erreichen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 13.09.2023
