Einführung:
LithiumbatterienLithiumbatterien sind eine Batterieart, die Lithiummetall oder eine Lithiumlegierung als negatives Elektrodenmaterial und eine nicht-wässrige Elektrolytlösung verwendet. Aufgrund der hohen chemischen Reaktivität von Lithiummetall gelten für dessen Verarbeitung, Lagerung und Verwendung sehr hohe Umweltauflagen. Im Folgenden betrachten wir die Homogenisierungs-, Beschichtungs- und Walzprozesse bei der Herstellung von Lithiumbatterien.
Homogenisierung der positiven und negativen Elektrode
Die Elektrode einer Lithium-Ionen-Batterie ist die wichtigste Komponente der Batteriezelle. Die Homogenisierung der positiven und negativen Elektroden bezeichnet den Herstellungsprozess der auf die Elektrodenfolien aufgetragenen Suspension. Zur Herstellung der Suspension müssen das positive Elektrodenmaterial, das negative Elektrodenmaterial, das Leitfähigkeitsmittel und das Bindemittel vermischt werden. Die hergestellte Suspension muss homogen und stabil sein.
Verschiedene Lithiumbatteriehersteller verwenden unterschiedliche Homogenisierungsverfahren. Die Reihenfolge und das Verhältnis der zugegebenen Materialien sowie der Rührvorgang beeinflussen das Homogenisierungsergebnis maßgeblich. Nach der Homogenisierung muss die Suspension auf Feststoffgehalt, Viskosität, Feinheit usw. geprüft werden, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen entspricht.
Beschichtung
Das Beschichtungsverfahren basiert auf der Untersuchung von Flüssigkeitseigenschaften. Dabei werden eine oder mehrere Flüssigkeitsschichten auf ein Substrat aufgetragen. Als Substrat dient üblicherweise eine flexible Folie oder ein Trägerpapier. Die aufgetragene Flüssigkeit wird anschließend im Ofen getrocknet oder ausgehärtet, um eine Filmschicht mit speziellen Funktionen zu bilden.
Die Beschichtung ist ein Schlüsselprozess bei der Herstellung von Batteriezellen. Ihre Qualität beeinflusst direkt die Qualität der Batterie. Lithium-Ionen-Batterien reagieren aufgrund ihrer Systemeigenschaften sehr empfindlich auf Feuchtigkeit. Bereits geringste Feuchtigkeitsmengen können die elektrische Leistung der Batterie erheblich beeinträchtigen; die Qualität der Beschichtung steht daher in direktem Zusammenhang mit praktischen Kennzahlen wie Kosten und Ausschussquote.
Beschichtungsherstellungsprozess
Das beschichtete Substrat wird von der Abwickelvorrichtung abgewickelt und der Beschichtungsanlage zugeführt. Nachdem Anfang und Ende des Substrats am Spleißtisch zu einem Endlosband verbunden wurden, werden sie mittels der Zugvorrichtung der Spannungsregelung und der automatischen Abweichungskorrektur zugeführt und gelangen nach Justierung der Bandspannung und -position in die Beschichtungsanlage. Dort wird die Polstück-Suspension abschnittsweise entsprechend der vorgegebenen Beschichtungsmenge und Zuschnittlänge aufgetragen.
Bei der beidseitigen Beschichtung werden die Länge der Vorderseite und des Rohlings automatisch erfasst. Die nasse Elektrode wird nach der Beschichtung in den Trockenkanal geleitet. Die Trocknungstemperatur wird entsprechend der Beschichtungsgeschwindigkeit und -dicke eingestellt. Nach Spannungsanpassung und automatischer Abweichungskorrektur wird die getrocknete Elektrode für den nächsten Bearbeitungsschritt aufgerollt.
Rollend
Das Walzverfahren zur Herstellung von Lithiumbatterie-Polstücken ist ein Produktionsprozess, bei dem Rohmaterialien wie Aktivmaterialien, Leitmittel und Bindemittel gleichmäßig auf Metallfolie gepresst werden. Durch das Walzen erhält das Polstück eine größere elektrochemisch aktive Oberfläche, was die Energiedichte sowie die Lade- und Entladeleistung der Batterie verbessert. Gleichzeitig sorgt das Walzverfahren für eine höhere strukturelle Festigkeit und eine bessere Konsistenz des Polstücks, was die Zyklenlebensdauer und die Sicherheit der Batterie erhöht.
Walzenproduktionsprozess
Der Walzprozess von Lithiumbatterie-Polstücken umfasst im Wesentlichen die Rohmaterialaufbereitung, das Mischen, Verdichten, Formen und weitere Arbeitsschritte.
Die Rohstoffvorbereitung besteht darin, verschiedene Rohstoffe gleichmäßig zu vermischen und eine geeignete Menge Lösungsmittel hinzuzufügen, um durch Rühren eine stabile Suspension zu erhalten.
Die Mischverbindung dient dazu, verschiedene Rohstoffe gleichmäßig zu vermischen, um sie anschließend zu verdichten und in Form zu bringen.
Im Verdichtungsschritt wird die Suspension durch eine Walzenpresse gepresst, sodass die Wirkstoffpartikel dicht aneinander liegen und ein Polstück mit einer bestimmten Festigkeit entsteht. Im Formgebungsschritt wird das Polstück mithilfe von Geräten wie einer Heißpresse unter hohem Druck und hoher Temperatur behandelt, um Form und Größe zu fixieren.
Abschluss
Die Herstellung von Lithiumbatterien ist ein sehr komplexer Prozess, und jeder Schritt ist entscheidend. Besuchen Sie regelmäßig den Heltec-Blog, um stets über relevante Informationen zu Lithiumbatterien informiert zu sein.
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Veröffentlichungsdatum: 23. Oktober 2024