Prismaatilise raku akude tootmisprotsess: terviklik juhend

Sissejuhatus

Prismaatilised alumiiniumist juhtumid on muutunud üha populaarsemaks elektrisõidukite (EV) ja energiasalvestussüsteemides (ESS), kuna nad on suure mahulise efektiivsuse, mehaanilise vastupidavuse ja moodulkomplekti lihtsuse tõttu. Võrreldes silindriliste ja kotirakkudega pakuvad prismaatilised rakud tasakaalu energiatiheduse, termilise jõudluse ja mehaanilise tugevuse vahel. See artikkel kirjeldab täielikku tootmisprotsessi, alates toorainetest kuni lõpliku kokkupandud akuni.

Katoodmaterjalid

Tavalised katoodmaterjalid hõlmavad:

Liitium -raudfosfaat (LFP)

Nikkelmangaankoobaltoksiid (NMC)

Liitiumikoobalti alumiiniumoksiid (NCA)

Neid materjale sünteesitakse kõrge temperatuuriga tahkisreaktsioonide kaudu (tavaliselt 700-900 kraad), et saavutada kõrge kristallus.

Anoodmaterjalid

Anood on tavaliselt valmistatud:

Grafiit (kunstlik või loomulik)

Räni-süsinik komposiit (suure energiaga rakkude jaoks)

Tooraineid töödeldakse osakeste optimeeritud suuruse, pindala ja kraanitiheduse saavutamiseks.

Elektrolüüt

Elektrolüüt on tavaliselt aliitiumsool(Lipf6) lahustati orgaaniliste lahustite, näiteksEÜ (etüleenkarbonaat), DMC (dimetüülkarbonaat)ja lisandid stabiilsuse ja jõudluse suurendamiseks.

Eraldaja

Prismaatilised rakud kasutavad tavaliselt mitmekihilist polüpropüleeni (PP) või polüetüleeni (PE) eraldajaid, paksus ulatub alates12 μm kuni 20 μm, Mehaanilise tugevuse ja termilise stabiilsuse tagamine.

Läga ettevalmistamine

Katood: aktiivne materjal + juhtiv aine (süsinik must) + sideaine (PVDF) segatud NMP lahustiga.

Anood: grafiit + juhtiv agent + sideaine (CMC + SBR) segatud deioniseeritud veega.

Läga segamisseadmed:Kõrgliike, planeedisegisti.

Kate

Valmistatud läga kaetakse ühtlaselt metallfooliumile:

Katood: Kaetud alumiiniumfooliumiga.

Anood: Kaetud vaskfooliumiga.

Katmise meetod:Pilukattekatevõikomabaarikate.

Kuivatamine

Kaetud fooliumid kuivatataksePidevad kuivamisahjud, lahustite (NMP või vee) eemaldamine täpselt kontrollitud temperatuuride alusel.

Katoodi kuivatamine: 120-140 kraad

Anoodi kuivatamine: 80-120 kraad

Kalend

Mõlemad elektroodid läbivad katte kokkusurumiseks paar täppisrulli, tagades:

Ühtne paksus.

Suurem elektroodi tihedus.

Parem kontakt aktiivse materjali ja praeguse koguja vahel.

Kalendri tiheduse sihtmärgid:

Katood: 2. 8-3. 5 g/cm³

Anood: 1. 4-1. 8 g/cm³

Libisemine

Pärast kalendrit on elektroodidpilukitsasteks ribadeks, sobitades lahtri kujundusele.

Sakk -keevitus

Praegused kogujakaardid (katoodi alumiinium, anoodi vask) keevitatakse elektroodide külge.

Virnastamine

Prismaatilised rakud tavaliselt kasutavadZ-FOLD VILDIMINEvõilamineerimise virnastamine, kus katood, eraldaja ja anood on vaheldumisi virnastatud kompaktsesse võileivakonstruktsiooni.

Juhtumi sisestamine

Virnastatud elektroodikomplekt sisestatakse eelvormitudalumiiniumist juhtum, valmistatudalumiiniumsulam (tavaliselt 3003 või 1060).

Elektrolüütide süstimine

Elektrolüüti süstitakse juhtumisse vaakumis, et tagada kõigi sisepindade täielik niisutamine.

Elektrolüütide täitmise täpsus: ± 0. 5G lahtri kohta.

Eelsulendamine

Pärast elektrolüütide täitmist on lahtereelsuhendatudsisekeskkonna ajutiseks kaitsmiseks moodustumisprotsessi ajal.

Rakud läbivad esialgse laengu- ja tühjendusprotsessimoodustamine, mis lubabSEI (tahke elektrolüütide interfaas)kiht moodustumiseks anoodi pinnale.

Moodustuse temperatuur: 25-45 kraad.

Formeerimisvool: 0. 05-0. 1C (ühtlase SEI tagamiseks aeglane).

Pärast moodustumist eemaldatakse SEI moodustumise ajal toodetud gaas a kaudu avaakumde degaseerimineprotsess, tagades raku sisemiserõhk on optimeeritud.

Alumiiniumist ümbris on hermeetiliselt suletud, kasutadeslaserkeevitaminevõiultraheli keevitamine, tagades:

Suurepärane hermeetika.

Mehaaniline tugevus.

Mõned kujundused lisavad ka aohutusvoolSurve vabastamiseks, kui sisemine gaas koguneb ebanormaalse töö ajal.

Iga rakk läbib põhjaliku testimise, sealhulgas:

Mahutavuse test: Täielik laadimis-/tühjenemise tsükkel.

Sisemine takistus: Vahelduvvoolu impedantsi test (tavaliselt 1 kHz juures).

Lekkekatse: Heeliumi lekke tuvastamine.

Avatud vooluahela pinge (OCV): Enese tühjendamise jälgimine.

Dimensioonikontroll: Suuruse tolerantsi tagamine spetsifikatsioonis.

Testitud prismaatilised rakud ühendatakse mooduliteks, kasutades:

Laserkeevitaminevõiultraheli keevitaminebussidele.

IntegreerimineAkuhaldussüsteem (BMS)Pinge, temperatuuri ja tasakaalustamise jälgimiseks.

Integreeritakse ka soojusjuhtimissüsteemid (TMS), kasutades tavaliselt järgmist:

Jahutusplaadid(vedel jahutus).

Termiliidese materjalid (TIM)parema soojuse hajumise tagamiseks.

Prismaatilised rakuakud ühendavadKõrge ohutus, mehaaniline tugevus ja paindlik disainmuutes need ideaalseks nõudlikeks rakendusteks naguelektrisõidukid ja statsionaarne ladustamine. Kuigi tootmisprotsessil on silindriliste ja kotirakkudega sarnased, siis onalumiiniumist juhtum, elektrolüütide täitminejatihendusprotsesson kriitilised tegurid, mis mõjutavad jõudlust ja usaldusväärsust.