Prismatisch productieproces van de batterij van de cel: een uitgebreide gids

Invoering

Prismatische aluminium-case batterijen zijn steeds populairder geworden in elektrische voertuigen (EV's) en energieopslagsystemen (ESS) vanwege hun hoge volumetrische efficiëntie, mechanische robuustheid en gemak van modulaire montage. In vergelijking met cilindrische en zakcellen bieden prismatische cellen een evenwicht tussen energiedichtheid, thermische prestaties en mechanische sterkte. Dit artikel schetst het volledige productieproces, van grondstoffen tot het uiteindelijke gemonteerde batterij.

Kathodematerialen

Gewoon kathodemateriaal omvat:

Lithium -ijzerfosfaat (LFP)

Nikkel Manganese kobaltoxide (NMC)

Lithium nikkel kobaltaluminiumoxide (NCA)

Deze materialen worden gesynthetiseerd via vaste toestandsreacties bij hoge temperaturen (typisch 700-900 graad) om een ​​hoge kristalliniteit te bereiken.

Anodematerialen

De anode is meestal gemaakt van:

Grafiet (kunstmatig of natuurlijk)

Silicium-koolstofcomposiet (voor cellen met hoge energie)

De grondstoffen worden verwerkt om geoptimaliseerde deeltjesgrootte, oppervlakte- en tapdichtheid te bereiken.

Elektrolyt

De elektrolyt is meestal eenlithiumzout(Lipf6) opgelost in een mengsel van organische oplosmiddelen zoalsEC (ethyleencarbonaat), DMC (dimethylcarbonaat)en additieven om stabiliteit en prestaties te verbeteren.

Scheider

Prismatische cellen gebruiken typisch meerlagige polypropyleen (PP) of polyethyleen (PE) scheiders, met dikte variërend van variërend van12 μm tot 20 μm, zorgen voor mechanische sterkte en thermische stabiliteit.

Lurry -voorbereiding

Kathode: Actief materiaal + geleidend middel (koolstof zwart) + bindmiddel (PVDF) gemengd met NMP -oplosmiddel.

Anode: grafiet + geleidend middel + bindmiddel (CMC + SBR) gemengd met gedeïoniseerd water.

Slurry mengapparatuur:Mixer met een hoge afschuiving, planetaire mixer.

Coating

De voorbereide slurry is gelijkmatig gecoat op metalen folies:

Kathode: Coated op aluminiumfolie.

Anode: Coated op koperen folie.

Coatingmethode:Slot Die Coatingofkomma barcoating.

Drogen

De gecoate folies worden gedroogddoorlopende drogende ovens, het verwijderen van oplosmiddelen (NMP of water) onder nauwkeurig gecontroleerde temperaturen.

Kathode drogen: 120-140 diploma

Anode drogen: 80-120 diploma

Kalender

Beide elektroden passeren een paar precisierollen om de coating te comprimeren, om ervoor te zorgen:

Uniforme dikte.

Hogere elektrodendichtheid.

Beter contact tussen actief materiaal en huidige verzamelaar.

Kalende dichtheidsdoelen:

Cathode: 2. 8-3. 5 g/cm³

Anode: 1. 4-1. 8 g/cm³

Spleet

Na agenda zijn de elektroden datspleetin smalle strips, die overeenkomen met het celontwerp.

Tablassen

Stroomcollector tabbladen (aluminium voor kathode, koper voor anode) worden gelast aan de elektroden.

Stacking

Prismatische cellen gebruiken meestalZ-voudige stapeloflamineringstapelen, waarbij kathode, separator en anode afwisselend worden gestapeld in een compacte sandwichstructuur.

Casusinvoeging

De gestapelde elektrode-assemblage wordt ingevoegd in een vooraf gevormdaluminium zaak, gemaakt vanaluminiumlegering (meestal 3003 of 1060).

Elektrolytinjectie

De elektrolyt wordt onder vacuüm in de zaak geïnjecteerd om te zorgen voor een volledige bevochtiging van alle interne oppervlakken.

Elektrolytvulprecisie: ± 0. 5G per cel.

Voorafgaand

Na het vullen van elektrolyt is de celvooraf afgebeeldom de interne omgeving tijdelijk te beschermen tijdens het vormingsproces.

De cellen ondergaan een initiële lading- en ontslagproces genaamdvorming, waardoor deSEI (vaste elektrolytinterfase)laag om te vormen op het anodeoppervlak.

Formatietemperatuur: 25-45 graad.

Formatie stroom: 0. 05-0. 1c (langzaam om uniforme SEI te garanderen).

Na vorming wordt gas geproduceerd tijdens SEI -formatie verwijderd door eenstofzuigerProces, ervoor zorgen dat cel interndruk is geoptimaliseerd.

De aluminiumkoffer is hermetisch afgesloten met behulp vanlaserslassenofultrasoon lassen, ervoor zorgen:

Uitstekende hermeticiteit.

Mechanische sterkte.

Sommige ontwerpen voegen ook eenVeiligheidsventilatieom druk af te geven als intern gas zich opbouwt tijdens de abnormale werking.

Elke cel ondergaat uitgebreide testen, waaronder:

Capaciteitstest: Volledige lading/ontladingscyclus.

Interne weerstand: AC -impedantietest (meestal bij 1 kHz).

Lekstest: Heliumlekdetectie.

Open circuitspanning (OCV): Monitoring voor zelfontlading.

Dimensiecontrole: Zorgen voor maattolerantie binnen spec.

Geteste prismatische cellen worden gecombineerd in modules met behulp van:

Laserslassenofultrasoon lassenvoor busbars.

Integratie vanBatterijbeheersysteem (BMS)Voor het bewaken van spanning, temperatuur en balancering.

Thermal Management Systems (TMS) zijn ook geïntegreerd, meestal met behulp van:

Koelplaten(Vloeistofkoeling).

Thermische interfacematerialen (Tim)voor een betere warmteafwijking.

Prismatische celbatterijen combinerenHoge veiligheid, mechanische sterkte en flexibel ontwerp, waardoor ze ideaal zijn voor het eisen van applicaties zoalselektrische voertuigen en stationaire opslag. Terwijl het productieproces overeenkomsten deelt met cilindrische en zakcellen, is de precieze verwerking van dealuminium zaak, elektrolytvulling, Enverzegelingsproceszijn kritische factoren die de prestaties en betrouwbaarheid beïnvloeden.