Pontos-chave de estrutura e design de processo para células de energia Lifepo4

Lifepo4 Power Cells é uma categoria de bateria de íons de lítio com revestimento em liga de alumínio. O núcleo consiste em células de bateria, eletrólito, invólucro, tampa superior e outros componentes, que são soldados a laser para formar um todo selado. Seu princípio de funcionamento é baseado na migração de íons de lítio entre os eletrodos positivo e negativo para conseguir armazenamento e liberação de energia. Este tipo de célula de bateria de energia tem múltiplas vantagens significativas. O design de revestimento fino em liga de alumínio reduz significativamente o peso total da bateria, ao mesmo tempo que equilibra portabilidade e usabilidade; As características estruturais do invólucro de liga melhoram o desempenho de segurança da bateria, evitando efetivamente os riscos de combustão e explosão; A estabilidade química do invólucro de alumínio combinada com eletrólito não inflamável prolonga ainda mais a vida útil da bateria; O design estrutural das células quadradas da bateria melhora a utilização do espaço e torna as baterias de íon de lítio mais resistentes a danos externos. Com essas vantagens, as baterias quadradas de íons de lítio com invólucro de alumínio são amplamente utilizadas no campo de novas energias, tornando-se especialmente um dos principais componentes de energia de veículos elétricos e dispositivos eletrônicos portáteis.

A produção de eletrodos é o processo fundamental de produção de células de energia Lifepo4, abrangendo etapas importantes, como mistura e polpação, revestimento e fatiamento, laminação, corte e formação de orelha de eletrodo a laser. As especificações de controle de parâmetros e operação de cada etapa determinam diretamente a qualidade do eletrodo. Existem dois processos para polpação de material misto: processo úmido e processo seco. O processo úmido tem consumo de tempo curto e boa fluidez da pasta, enquanto o processo seco pode atingir alta dispersão da pasta. Ambos os processos requerem controle das características físico-químicas do material, velocidade de agitação e parâmetros de tempo para garantir dispersão uniforme e boa sedimentação da lama. Ao mesmo tempo, é necessário evitar problemas como mistura de impurezas e armazenamento prolongado da pasta. O tratamento de triagem antes da descarga também pode prevenir eficazmente a quebra subsequente do revestimento. Os filmes de revestimento podem ser revestidos com métodos de revestimento de lacunas unilaterais-ou bilaterais-, que exigem controle preciso da velocidade da fita, taxa de fluxo da pasta, temperatura e umidade do forno, etc. O foco está no monitoramento da densidade, tamanho e aparência da superfície extrema para evitar desalinhamento, rachaduras no revestimento e problemas de densidade superficial negativa e positiva. A estabilidade dos parâmetros de revestimento afeta diretamente a capacidade e o desempenho de segurança das baterias de lítio. O processo de laminação utiliza rolos para compactar o polarizador, com o núcleo controlando a pressão do cilindro principal, a tensão em cada elo e a velocidade de laminação. Ele presta atenção à uniformidade da densidade de compactação do polarizador e do rebote da espessura, e resolve prontamente defeitos comuns, como flexão em foice, bordas onduladas e tiras quebradas. O corte e a formação da orelha a laser requerem controle de parâmetros como tensão, velocidade e potência para garantir largura precisa e tamanho da orelha do eletrodo sem rebarbas óbvias. Para resolver o problema da perda de pó no corte de peças de eletrodos, soluções abrangentes podem ser obtidas desde a otimização de materiais, ajuste de parâmetros de processo, controle de espessura de revestimento e melhoria do ambiente de produção de baterias de íons de lítio para produtos solares.

A montagem da célula é o processo principal de conversão dos eletrodos completos em células, incluindo enrolamento/laminação, prensagem a quente e teste Hi Pot, soldagem, encapsulamento, teste de vedação e cozimento. Os principais requisitos das baterias SuperPack de lítio são garantir uma estrutura celular estável, bom isolamento e conformidade de vedação. O processo de enrolamento requer que as folhas dos eletrodos positivos e negativos sejam enroladas junto com o diafragma através de um mecanismo de enrolamento de agulha, controlando estritamente a tensão do enrolamento, a velocidade e o envolvimento de ponta a ponta. A correção multiestágio é usada para garantir o alinhamento das folhas de eletrodo positivo e negativo, garantindo que a folha de eletrodo negativo envolva completamente a folha de eletrodo positivo nas direções horizontal e vertical. O Pacote de Baterias de Lítio para Sistemas de Armazenamento de Energia Solar evita problemas como deformação do núcleo "S" causada por flutuações de tensão, má cobertura da folha do eletrodo e mistura de objetos estranhos metálicos, evitando o risco de curto-circuito e deposição de lítio na célula da bateria. A prensagem a quente e os testes Hi Pot exigem o controle da pressão, da temperatura e do tempo do processo de prensagem a quente. O teste Hi Pot é usado para detectar a presença de partículas, objetos estranhos e membranas danificadas dentro das células da bateria. O pacote de bateria de lítio filtra células defeituosas com possíveis riscos de curto-circuito. O processo de soldagem inclui soldagem ultrassônica e soldagem a laser, que controlam parâmetros como energia de soldagem, amplitude, potência do laser e desfocagem para garantir que a tensão e a aparência da soldagem atendam aos padrões; O encapsulamento do filme Mylar no invólucro deve garantir um revestimento liso e controle preciso do impulso de inserção. A precisão da montagem da bateria de lítio é controlada por sensores de pressão e detecção CCD.

A vedação por injeção e a separação da capacidade são as principais etapas finais na produção final do pacote de baterias de íons de lítio, incluindo injeção, soldagem de pregos de vedação, testes de hermeticidade, formação, envelhecimento, separação de capacidade e testes de desempenho. As baterias de lítio determinam diretamente o desempenho final e a qualidade da bateria. O processo de injeção requer que o eletrólito seja sugado para dentro da célula da bateria sob um ambiente de alto vácuo, e o grau de vácuo, a pressão estática positiva e negativa e os tempos de ciclo antes da injeção devem ser controlados. O volume de injeção deve ser controlado pela diferença de peso antes e depois da injeção da célula da bateria; A soldagem a laser dos pregos de vedação deve garantir a estanqueidade e a resistência-à prova de explosão da soldagem. Após a soldagem, um teste secundário de hidrogênio deve ser realizado. O kit de bateria confirma se a vedação da célula atende ao padrão, detectando a taxa de vazamento de hidrogênio. O processo de conversão química ativa os materiais ativos dentro da célula da bateria por meio de carregamento de baixa corrente, formando um filme SEI estável na superfície do eletrodo, garantindo o ciclo de vida das baterias de lítio; O processo de envelhecimento estabiliza o desempenho inicial da bateria e a injeção secundária subsequente reabastece o eletrólito interno da célula da bateria. O processo de divisão de capacidade calibra a capacidade real da célula da bateria por meio de carga e descarga e realiza testes OCV para detectar IMP, queda de tensão e outros indicadores de desempenho elétrico da célula da bateria. Para baterias de lítio, também são necessários testes de isolamento e inspeção do tamanho da célula da bateria. Finalmente, o desempenho da bateria de íon de lítio para sistema de energia solar é avaliado de forma abrangente medindo valores K e outros métodos.

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