Proces dużego, cylindrycznego akumulatora litowo-jonowego

Obecna wydajność produkcji i wydajność dużych akumulatorów cylindrycznych są nadal stosunkowo niskie i nadal występują następujące trudności procesowe w osiągnięciu masowej produkcji o wysokiej wydajności:

1) Formowanie z pełnym wypustem: Trudność polega na kontrolowaniu dokładności i wytrzymałości spłaszczania, aby uniknąć uszkodzenia odbieraka prądu lub tworzenia się zanieczyszczeń, pyłu itp.

2) Płyta kolektora i końcówka słupka: Trudność polega na wysokich wymaganiach dotyczących kontroli dokładności spawania, kontroli penetracji i kontroli ciśnienia, przy czym należy unikać zarówno fałszywych zgrzewów, jak i perforacji spawalniczych.

3) Spawanie uszczelniające: Trudność polega na odchyleniu płaszczyzny odniesienia w warunkach dużych prędkości, co wpływa na dokładność spawania. Głównym problemem jest to, że warstwa niklu odpada podczas spawania, powodując rdzewienie powłoki.

4) Nawijanie: Głównym problemem jest niekontrolowane ryzyko zmiany kształtu języczka podczas cięcia, nawijania, transportu i nawijania. Trudność polega na zintegrowanym sterowaniu sterowaniem laserem i precyzyjnej automatyzacji po połączeniu procesów sztancowania i nawijania, a także poprawie jakości wycinania występów i dokładności wyrównania uzwojenia poprzez sterowanie w pętli zamkniętej w czasie rzeczywistym.

5) Napełnianie elektrolitem: Ponieważ stopień wykorzystania przestrzeni wewnętrznej dużej butli jest wyższy, jej naprężenia wewnętrzne są silniejsze, co może łatwo prowadzić do problemów, takich jak trudności w infiltracji elektrolitu i niska wydajność napełniania elektrolitem.

1. Trudności i rozwiązania procesu formowania pełnych zakładek

Podczas procesu produkcyjnego dużych akumulatorów cylindrycznych, aby uniknąć zarysowań wewnętrznej ścianki puszek akumulatorów w miejscu wypustki podczas wkładania ogniwa do puszek oraz aby zapewnić efekt zgrzewania zaczepu akumulatora z płytą kolektora, wymagany jest proces formowania pełnych zakładek. Jednakże, ponieważ w dużych bateriach cylindrycznych najczęściej stosuje się proces z pełnymi zakładkami, liczba zakładek akumulatorowych jest duża, a proces formowania z pełnymi zakładkami wiąże się z wysokimi wymaganiami, głównie:

1) Prędkość formowania pełnych zakładek jest zbyt duża, a elektrodę można łatwo obrócić na zewnątrz.

2) Jeżeli proces formowania pełnych zakładek nie jest dobrze kontrolowany, łatwo może powstać pył;

3) Wartość naprężeń krytycznych konstrukcji kolektora jest niska, co powoduje uszkodzenie kolektora w procesie kształtowania.

2. Trudności i rozwiązania procesu spawania płyt kolektorowych

Technologia spawania laserowego stanowi wąskie gardło w wydajności i wydajności produkcji dużych akumulatorów cylindrycznych z pełnymi zakładkami. Dotyczy to głównie spawania płyt kolektorowych, spawania końcówek końcowych i spawania uszczelniającego. Trudności w spawaniu płyt kolektorowych i zaczepów akumulatorów to:

1) Niepowlekana „pusta” część krawędzi jest bardzo krótka, a wymagania kontrolne dotyczące dokładności spawania i temperatury są wysokie. Technicznie rzecz biorąc, należy unikać zarówno zgrzewania na zimno, jak i perforacji spawania, a także unikać zwarcia akumulatora spowodowanego skurczem termicznym separatora lub przebiciem rozbryzgowym w wyniku podwyższonej temperatury zgrzewania.

2) Problem wąskiego okna procesowego spawania miedzianych płyt kolektorowych.

Główne rozwiązania to:

1) Popraw spawalność materiałów płyty kolektora, na przykład o rozsądnej grubości, obróbce powierzchni itp.

2) Udoskonalenie technologii spawania laserowego.

3) Udoskonalenie technologii wykrywania online jakości spawania laserowego.

3. Trudności i rozwiązania procesu zgrzewania końcówek końcowych

Trudność procesu spawania laserowego zakończeń polega głównie na tym, że zakończenie słupka jest grube i wymaga dużej ilości energii, aby przebić się przez zakończenie słupka. Płyta kolektora jest cienka, co utrudnia kontrolę energii podczas procesu spawania i łatwo jest ją przespawać przez płytę kolektora.

Główne rozwiązania to:

1) Specyficzna konstrukcja słupa, taka jak kontrola grubości i obróbka materiału powierzchniowego.

2) Poprawa kontroli energii lasera i dokładności spawania.

3) Udoskonalenie technologii wykrywania online jakości spawania laserowego.

4. Trudności i rozwiązania zgrzewania uszczelniającego

Trudność zgrzewania uszczelniającego polega na: kontrolowaniu dokładności i jakości zgrzewania w warunkach dużej prędkości obrotowej.

Jednocześnie spawanie laserowe może łatwo uszkodzić warstwę niklowaną skorupy, powodując rdzewienie skorupy.

W przypadku cienkościennych powłok konieczne jest zapewnienie zarówno wytrzymałości spawania, jak i szczelności ogniwa akumulatora, a kontrola dokładności spawania jest wyższa.

W odróżnieniu od małych akumulatorów cylindrycznych, duże akumulatory cylindryczne mają niższą wytrzymałość puszki, więcej elektrolitu w akumulatorze i wyższe ciśnienie wewnętrzne, co stawia wyższe wymagania w zakresie odporności na ciśnienie i stabilności portu.

Oprócz optymalizacji procesu spawania, zgrzewanie uszczelniające może również zoptymalizować materiały akumulatora, takie jak osłony i elektrolity, aby zmniejszyć ciśnienie wewnętrzne akumulatora lub poprawić odporność powłoki na rdzę, aby zmniejszyć słabe spawanie i poprawić stabilność spawania efekt.

5. Trudności i rozwiązania w zakresie osiowania uzwojeń

W porównaniu z małymi akumulatorami cylindrycznymi średnica dużych akumulatorów cylindrycznych jest prawie dwukrotnie większa. W przypadku uzwojeń elektrod głównym problemem jest niekontrolowane ryzyko zmiany kształtu klapki akumulatora podczas cięcia, nawijania, transportu. Trudność polega na zintegrowanym sterowaniu sterowaniem laserem i precyzyjnej automatyzacji po połączeniu procesów wykrawania i nawijania oraz poprawie jakości cięcia ucha bieguna i dokładności uzwojenia poprzez sterowanie w pętli zamkniętej w czasie rzeczywistym.

Główne rozwiązania to:

1) Zastosowanie zintegrowanej metody produkcji polegającej na cięciu i nawijaniu laserem w celu zmniejszenia ryzyka zmiany kształtu zaczepu akumulatora w łączu transportu tranzytowego.

2) Zoptymalizuj materiały, aby zmniejszyć błąd surowców, takich jak elektroda, i zmniejszyć wady produkcyjne uzwojenia.

3) Wzmocnij system wykrywania, monitoruj grubość każdego przychodzącego materiału elektrody, odstępy między zakładkami baterii itp. w czasie rzeczywistym i przekazuj informacje zwrotne do tylnej maszyny nawijającej, aby mogła ona dokonać odpowiednich precyzyjnych regulacji, poprawiając w ten sposób dokładność osiowania maszyny nawijającej.

6. Trudności i rozwiązania infiltracji elektrolitu

Trudność infiltracji elektrolitu jest także jedną z trudności w procesie produkcji dużych akumulatorów cylindrycznych. W porównaniu z małymi akumulatorami cylindrycznymi, stopień wykorzystania przestrzeni wewnętrznej dużych akumulatorów cylindrycznych jest wyższy, a zawartość materiałów aktywnych (elektrod dodatnich i ujemnych) wewnątrz akumulatora wzrasta, poprawiając w ten sposób gęstość energii. Jednak bardziej zwarta przestrzeń wewnętrzna płaszcza prowadzi do wyższej lepkości elektrolitu, co znacznie zmniejsza zwilżalność elektrolitu. Ponadto wewnętrzne rozszerzanie samego cylindrycznego akumulatora ściska wewnętrzną ściankę części konstrukcyjnej, co doprowadzi do zmniejszenia rzeczywistego efektywnego kontaktu pomiędzy nabiegunnikiem a elektrolitem, wpływając w ten sposób na późniejszy cykl i pojemność akumulatora.

Rozwiązanie można osiągnąć poprzez:

1) optymalizacja formuły elektrolitów;

2) przy użyciu wtrysku do wnęki w kształcie dzwonu;

3) odpowiednie zwiększenie podciśnienia i naprzemienne cykle itp. w celu poprawy efektu infiltracji elektrolitu i skrócenia czasu infiltracji.