مراحل ساخت باتری

مراحل ساخت باتری

در زیر ، مختصری از روند تولید باتری ارائه شده است:

مراحل ساخت باتری های لیتیوم یون

1- آماده سازی اسلاری: مخلوط کردن

در مرحله اول، مواد فعال (AM)، بایندر (به عنوان چسب) و یک ماده رسانا با هم در نسبت جرمی خاص با هم مخلوط می شوند تا الکترود کامپوزیت (CE) تهیه شود. ریخت شناسی این الکترود با عملکردهای الکتروشیمیایی باتری رابطه دارد. به طوریکه حین مخلوط کردن باید مشخصات فنی، ماهیت حلال و ویسکوزیته اسلاری در نظر گرفته شود. به منظور جبران هدایت الکتریکی پایین مواد فعال، معمولاً از مواد افزودنی دارای الکترون رسانا در تهیه الکترود کامپوزیت برای باتری های لیتیوم یون استفاده می شود. این مواد افزودنی می توانند ظرفیت شارژ باتری، سرعت تخلیه شارژ و عملکرد چرخه شارژ را افزایش دهند. این مواد افزودنی دارای الکترون رسانا عمدتا ذرات کربن رسانا، مانند استیلن سیاه، Ketjen سیاه، سوپر P، گرافیت کربن، نانو تیوب های کربن و غیره هستند. با این حال، این مواد افزودنی مساحت زیادی دارند، که می تواند با الکترولیت ها ترکیب شده و واکنش های انگلی را به دنبال داشته باشد. استفاده از کربنهای الیاف شکل تر به جای کربن سیاه کروی کروی شکل تر، خاصیت نفوذپذیری ماتریس الکترود را افزایش می دهد.

الکترودهای مثبت، از اکسید فلزی لیتیوم مخلوط شده با کربن سیاه و پلی وینیلیدن دیفلوئورید (PVDF) تشکیل شده است. PVDF یک ماده حلال در N-Methyl-2-pirrolidone (NMP) است. با توجه به ماهیت سمی، فشار نسبی بخار کم و دمای جوش زیاد آن، ممنوعیت تولید NMP از این فرآیند تولید وجود دارد. برای الکترودهای منفی، از بایندر مبتنی بر کربوکسی متیل سلولز در ترکیب با لاستیک استایرن بوتادین استفاده شده است. در این مورد، می توان از آب به عنوان حلال استفاده کرد. امروزه در اکثر باتری های لیتیوم یونی، کربن به عنوان ماده فعال برای الکترودهای منفی استفاده می شود. همچنین سیاه کربن می تواند به الکترود منفی اضافه شود تا مسیرهای رسانا و ساختار متخلخل بهبود پیدا کند. شبکه هدایت الکتریکی توسط ذرات سیاه کربن، که خلاء بین ذرات ماده فعال را پر می کند و توسط تماس های ذره به ذره از کلکتور فعلی به بیرونی ترین لایه ماده فعال بهم پیوسته است، تشکیل شده است. انتقال الکترونیکی در نقاط تماس سیاه کربن/سیاه کربن به دلیل پدیده اثر تونل زنی است. محققان نشان دادند که یک پوشش کربن خوب با توزیع همگن می تواند مقدار سیاه کربن را به 2 درصد وزنی کاهش دهد و همچنین هنگام مقایسه با یک الکترود معمولی، سینتیک الکترود حاصل را افزایش دهد. این فرصتی برای تولید کنندگان باتری است که عملکرد باتری های خود را افزایش دهند. به خصوص برای مواد فعال با رسانای ضعیف، تأثیر بایندرها و عوامل رسانا می تواند بسیار تأثیرگذار باشد.

علاوه بر این ، غلظت حلال عامل مهمی در فرایند و فرمولاسیون الکترودهای کامپوزیت است. برای غلظت کمتر از حد مطلوب ، پراکندگی الکترود تنش تسلیم را نشان می دهد که جریان را مهار می کند و از توزیع همگن اجزاء سازنده جلوگیری می کند. بالاتر از غلظت مطلوب، کاهش پراکندگی ویسکوزیته پایین می تواند باعث ایجاد گرادیان غلظت شود. بنابراین، غلظت حلال تأثیر شدیدی بر ریخت شناسی و در نتیجه بر عملکرد الکتروشیمیایی الکترود کامپوزیت دارد. در غلظت زیر و بالاتر حلال مطلوب، رفتار الکتروشیمیایی به دلیل سیم کشی الکترونیکی ضعیف ماده فعال، از بین می رود.

2- کوتینگ (پوشش) و خشک کردن

به روش ریخته گری نواری (tape casting)، اسلاری یا خمیر الکترود روی کالکتورهای جریان پوشانده می شود: برای الکترود منفی، از مس و برای الکترودهای مثبت از آلومینیوم استفاده می شود. در طی این فرآیند، لازم است غلظت حلال کنترل شود. پس از پراکنده شدن پودرها، خمیر با استفاده از تیغ جراحی با ضخامت انتخابی روی کالکتور جریان پخش می شود. برای از بین بردن حلالهای باقیمانده باید اجازه داد تا مواد ریخته گری شده خشک شوند. در این مرحله ، مهم است که یک ضخامت پوشش همگن به دست بیاید. مقدار ماده فعال در هر سانتی متر مربع از کالکتور جریان، حداکثر ظرفیت موجود الکترودها را تعیین می کند. هر دو الکترودها باید به خوبی متعادل شوند تا در واقع از هر دو الکترود به یک اندازه ولتاژه استفاده شود. علاوه بر این، کاهش ظرفیت برگشت ناپذیر به دلیل تشکیل SEI (لایه فصل مشترک الکترولیتی جامد (SEI) یک فیلم سطحی است که از طریق تجزیه الکترولیت در باتری لیتیوم- یون روی سطح آند تشکیل می‌شود)، بیشتر در الکترود منفی مبتنی بر گرافیت، باید در نظر گرفته شود. پس از پوشش، الکترودها در یک آون حرارتی قرار داده می شوند تا حلال خشک شود (حلالNMP  برای الکترود مثبت و آب برای الکترود ).

نحوه ی تولید انبوه و بازرسی پس از ساخت باتری آیفون را مطالعه کنید.

3- کلندرینگ (Calendring)

کلندرینگ فرایند اصلی تولید ورق، نوار و فیلم های پیوسته است که که در آن ماده مذاب از میان ناحیه باریک و به هم چسبیده بین دو غلتک نا همسو گرد کشیده شده و زیر جریان درگ تبدیل به ورق یا فیلم با کیفیت سطحی بسیار بالا می شود. در طی کلندرینگ، الکترودها با حرکت بین دو غلتک استوانه ای عظیم فشرده می شوند. با اعمال فشار زیاد (300-2000 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع)، ضخامت الکترود به یک مقدار کنترل شده کاهش می یابد. در همین حین، تخلخل الکترود به حدود 40٪ کاهش می یابد. در نتیجه، چسبندگی مواد الکترود بهبود یافته و تراکم افزایش می یابد. تأثیرات عملکرد باتری در پاراگراف بعدی بحث شده است. بعد از این عملیات، الکترودها می توانند برای بار دوم خشک شوند تا باقیمانده آب موجود نیز از بین برود. بقیه مراحل تولید در یک فضای خشک انجام می شود.

4- برش یا اسلیتر یا پانچ

در این مرحله، الکترودها به نوارهایی از شکل مورد نظر بریده یا پانچ می شوند. برای اینکه لبه های الکترودها به اصطلاح زدگی نداشته باشد باید عمل برش به صورت تمیز انجام شود. توجه داشته باشید که الکترودهای منفی ها کمی بزرگتر از الکترودهای مثبت ساخته شده اند تا از رسوب لیتیوم و تشکیل زدگی و کنگره در لبه های الکترود منفی جلوگیری شود. اندازه بیش از حد الکترود منفی باعث از دست رفتن چگالی انرژی باتری می شود. زبانه های تماس با الکترود ثابت هستند. سپس زبانه های اتصال به الکترود جوش داده می شود.

5- مونتاژ

الکترودها بهمراه جداکننده (سپراتور) بریده و روی هم چیده می شوند. بسته روی هم قرار داده شده الکترود در یک محفظه یا جلد قرار داده می شود. برای تخلیه گازهایی که در هنگام ساخت بوجود می آیند، این محفظه تا حدی پلمپ می شود.

6- تزریق الکترولیت ، ساخت و مرطوب کردن

سرانجام الکترولیت ها تزریق می شوند. برای دستیابی به حداکثر مرطوب شدن، مهم است که الکترولیت کاملاً نفوذ کرده و منافذ موجود در جداکننده و الکترود را پر کند. قسمت ماده فعال مرطوب نشده، مساحت سطح ویژه را کاهش می دهد که هنگام بهره برداری از باتری واکنش نشان می دهد و در نتیجه امپدانس باتری را افزایش می دهد. علاوه بر این، مرطوب شدن برای رسیدن به یک لایه SEI یکنواخت در طول چرخه ساخت، مهم است. مرحله کلندرینگ به طور اجتناب ناپذیر بر این مرحله مرطوب سازی تاثیر می گذارد زیرا همانطور که اشاره شد در مرحله کلندرینگ تخلخل کاهش و توزیع ذرات بهبود می یابد. مرحله مرطوب سازی زمان زیادی می برد (1.5 تا سه هفته) و بیشترین هزینه را به خود اختصاص می دهد.

برای نتیجه گیری از این بحث، اگر ماهیت شیمیایی همه مؤلفه ها ثابت باشد، قابلیت تغییر پارامترهای فرآیند را در طیف گسترده ای وجود دارد:

• اندازه و توزیع ذرات
• مقدار نسبی ماده فعال، بایندر و ماده رسانا در الكترود
• مقدار الکترود مواد فعال در هر سانتی متر مربع کالکتور جریان
• ضخامت و تراکم الکترود
• غلظت نمک الکترولیت
• فرآیند مرطوب سازی، اندازه گیری مساحت سطح فعال

که همگی تأثیر قابل توجهی بر زمان و عملکرد باتری می گذارد. 

باتری ها پس از تولید از لحاظ کیفیت و کارایی برای داشتن سیکل های شارژ طولانی، تست می شوند. باتری گوشی های هوشمند جدید در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار محافظت خوبی دارد و در ساخت آن از هیچ گونه ماده مضری استفاده نشده است و می  توان گفت از این نظر دوستدار محیط زیست است. در کیفیت ساخت باتری ها دقت لازم صورت گرفته و استفاده و دفع آن مطابق با هنجارهای بین المللی، تضمین می گردد. حمل و ارسال باتری نیز در بسته بندی های ساده اما ایمن صورت می گیرد. 

روند فروش باتری های اصل کوک موبایل با مراجعه به وب سایت رسمی فروش باتری ما آغاز می شود برای مشاهده لیست قیمت باتری گوشی موبایل به این وب سایت مراجعه نمایید و یا با کارشناسان فروش ما تماس بگیرید.