Линия по производству литий-ионных аккумуляторов

Технология литий-ионных аккумуляторов уже прогнозировалась как технология, которая сделает скачок в предоставлении решений для стационарных хранилищ, которые позволят эффективно использовать возобновляемые источники энергии.

Технология литиевых батарей уже используется для приложений с пониженным энергопотреблением, таких как бытовая электроника, а также силовые приборы.

В результате глубоких исследований и усовершенствований технология была развита до такой степени, что есть вероятность, что надежные и безопасные литиевые батареи будут использоваться для гибридных электрических и электромобилей, а также подключаться к ветряным мельницам и солнечным элементам.

Оборудование для производства литий-ионных аккумуляторов

Оборудование или материалы, используемые в производственной линии литий-ионных батарей, включают:

· Катодные материалы

Известные катодные материалы состоят из:

· Литий-металлические оксиды

· Оливины

· Оксиды ванадия и;

· Перезаряжаемые оксиды лития.

Однако одиннадцать, двенадцать слоистых оксидов, содержащих никель и кобальт, на самом деле являются наиболее изученными материалами для литиевых батарей. Это потому, что они обнаруживают повышенный баланс в диапазоне высокого напряжения.

Но доступность кобальта ограничена, и он токсичен. Таким образом, это большое препятствие для любого массового производства. Для марганца он обеспечивает замену по сниженной стоимости с повышенным тепловым порогом и хорошими скоростными характеристиками, но имеет ограниченную привычку к цикличности.

Впоследствии комбинации никеля, марганца и кобальта часто используются для смешивания идеальных свойств и уменьшения любых недостатков.

Что касается оксида ванадия, то он обладает огромной емкостью и идеальной кинетикой. Но в результате извлечения и введения лития этот материал имеет тенденцию становиться аморфным, и это ограничивает циклическое поведение.

· Анодные материалы

Материалы здесь состоят из:

· Интерметаллики или, вероятно, кремний.11

· Графит

· Литиевые легирующие материалы

· Литий и др.

В данном случае литий часто рассматривается как используемый непосредственно материал, но он выявляет проблемы с циклическим поведением, а также с ростом дендритов, который приводит к коротким замыканиям. Кроме того, углеродистые аноды являются наиболее часто используемым анодным материалом из-за их низкой стоимости и доступности.

Но его теоретическая емкость довольно низкая (372 мАч / г) по сравнению с плотностью заряда лития 3862 мАч / г.

Были предприняты попытки с использованием различных новых графитовых и углеродных нанотрубок, поскольку они пытались увеличить емкость, но проблема заключается в высокой стоимости обработки.

Между тем, кремний имеет очень высокую емкость около 4199 мАч, что соответствует составу Si5Li22.

· Электролиты

Безопасные и долговечные батареи заслуживают больших электролитов, которые могут активно выдерживать все существующее напряжение и повышенные температуры, а также длительного срока хранения, обеспечивая повышенную мобильность лития.

Доступны следующие типы электролитов:

· Полимер

· Жидкость

· Твердотельные электролиты и др.

Разложение электролита и высокие экзотермические побочные реакции в литиевых батареях могут вызвать эффект, известный как тепловой разгон.

При этом выбор электролита иногда включает компромисс между электрохимическими характеристиками и характеристиками воспламеняемости.

Электролиты имеют сепараторы, которые имеют встроенный механизм теплового отключения и дополнительные внешние изысканные системы терморегулирования, которые присоединены к аккумуляторным блокам и модулям.

Также рассматривались ионные жидкости из-за их теплового баланса. Но у них есть основное препятствие, которое включает растворение лития из анода.

Существуют полимерные электролиты, которые также являются ионопроводящими полимерами. Иногда они смешиваются в композитах с керамическими наночастицами, что, в свою очередь, приводит к повышенной проводимости и устойчивости к экстремально высоким напряжениям.

Что касается твердых электролитов, это литий-ионные керамические стекла и проводящие кристаллы. Они показывают очень плохие характеристики при пониженных температурах из-за того, что подвижность лития в твердом теле значительно снижается при низких температурах.

· Сепараторы

Разделитель батареи фактически отделяет два электрода друг от друга, тем самым избегая проблем, связанных с коротким замыканием.

Итак, для жидкого электролита сепаратор представляет собой вспененный материал, который обычно пропитан электролитом и заставляет его оставаться на одном месте.

Таким образом, он должен взять на себя роль электронного изолятора и одновременно иметь минимальное сопротивление электролита, высокий механический баланс и химическую стойкость к разложению в условиях повышенной электрохимической среды.

Кроме того, сепараторы часто имеют функцию безопасности, известную как тепловое отключение. Когда он находится при повышенных температурах, он либо плавится, либо закрывает поры, пытаясь остановить транспортировку лития без потери механического баланса.

Процесс производства литий-ионных аккумуляторов

В общем, разряд батареи строго основан на диффузии ионов лития, которая идет от анода к катоду через токоприемник. Механизм движения в основном основан на процессе диффузии.

Процесс включает в себя: доставка лития к верхней части анода, переход к электролиту и диффузия через него, переход к катоду, а также диффузия в него.

Обратите внимание, что диффузия на самом деле является самым ограничивающим фактором увеличения тока заряда и разряда, а также снижения температурных характеристик.

Кроме того, процесс деинтеркаляции и интеркаляции вызывает объемное преобразование в материалах электродов, которые являются активными.

То, как производятся литиевые аккумуляторные элементы, состоит из электролитов, образующихся из паст активных материалов, порошков, растворителей, связующих, добавок, и они прикрепляются к машинам для нанесения покрытий для распределения по всей недавней фольге коллектора.

Эти фольги коллектора включают алюминий для катодной области и медь для анодной области.

Затем компоненты укладываются в стопки сепаратор-анод и сепаратор-катод, после чего наматываются на цилиндрические ячейки, вставляются в цилиндрические корпуса и приваривается токопроводящий язычок.

Затем ячейки заполняются электролитом, и для электролита необходимо настроить сепаратор, чтобы он впитался и смачивал электроды. Процесс замачивания и смачивания - самая медленная фаза, а также определяющий фактор скорости производственной линии.

После этого быстро устанавливаются и подключаются все остальные необходимые изоляторы и предохранительные устройства. Ячейки заряжаются впервые и также проходят испытания.

Автоматическая производственная линия литий-ионных аккумуляторов

Как правило, безопасность технологии литиевых батарей по-прежнему является серьезной проблемой, так как срок службы недостаточен, и это довольно дорого. Аккумуляторы производятся на крупносерийной производственной линии, состоящей из:

· Формирование электродов

· Укладка

· Инспекция

· Упаковка и;

· Процессы доставки

Аккумуляторы необходимы в секторах оптимизации, разработки материалов и обработки.

Подвести итог

Нет сомнений в том, что химический состав литиевых элементов представляет собой идеальную альтернативу для хранения электроэнергии для приложений с повышенным энергопотреблением и высокой мощности, например, канцелярских принадлежностей и транспортных средств хранения, в результате их электрохимических перспектив, плотности энергии и теоретической емкости.