طرح توجیهی تولید باتری

معرفی محصول :

امروز جدید ترین نوع باتری ها، باتری های لیتیوم پلیمری هستند. قدرت و مقاومت بالا و در عین حال وزن بسیار اندک از مهمترین ویژگی های این باتری ها هستند. علاوه بر این پوشش محکمی همچون قاب آنها را در برگرفته که باعث افزایش امنیت و این باتری ها شده اند. این قاب محکم باعث مقاومت بیشتر در برابر سوراخ شدن و فشار شده است که در نتیجه خطر آتش گرفتن و انفجار را به حداقل رسانده اند.

باتری های لیتیوم پلیمری توانایی نگهداری شارژ بالایی دارند و بطوری که گفته می شود این عملکرد تا 50 درصد نسبت به سایر باتری های شارژ شدنی بیشتر است. بطوری که در صورت عدم استفاده از آنها قادرند شارژ خود را ماه ها حفظ کرده و آسیب نبینند.

همچنین باتری لیتیوم یون، مخفف انگلیسی Li-ion یا LIB یک خانواده از باتری‌های قابل شارژ است که در آن در زمان تخلیه، یون‌های لیتیوم از الکترود منفی به سمت الکترود مثبت و در هنگام شارژ شدن وارونه حرکت می‌کنند.

مراحل ساخت باتری های لیتیوم یون

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

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 ).

3- کلندرینگ (Calendaring)

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. در پاراگراف بعدی ، نقطه تأثیر سه در PE بررسی شده است.

شرایط واردات باتری های موبایل در ایران

واردات باتری موبایل از کشور چین یک کار تخصصی است. بنابراین انجام واردات باتری موبایل از چین نیازمند دانش و مهارت کافی در این زمینه می باشد. حجم بیشتر صادرات و واردات ایران به کشور چین تعلق دارد. امروزه چین توانسته است جای کالاهای خود را در تمام بازارهای دنیا باز کند. به عبارتی چین بازارهای دنیا را تسخیر کرده است.

براساس نظر اکثر کارشناسان بازارهای کشورهای مختلف از قبیل آمریکایی، آسیایی و اروپایی در رقابت با چین در حال حذف شدن هستند. کشور چین به دلیل نیروی کار ارزان، تولید بالای کالا و بکارگیری تکنولوژی به روز به مرکز تولید کالا در دنیا تبدیل شده است. به جرات می توان گفت اکثر کشورها میزبان واردات چین می باشند.

باتری موبایل از جمله لوازم مصرفی موبایل می باشد که پس از گذشت مدت زمان خاصی خاصیت خود را از دست می دهد. در این حالت مجبور هستیم باتری موبایل خود را تعویض کنیم. امروزه باتری اکثر گوشی ها از قبیل قدیمی ها و گوشی های جدید مانند آیفون، سامسونگ، اچ تی سی و … از طریق واردات باتری موبایل از چین در بازار موجود هستند. جالب است بدانید که عمر مفید اکثر باتری های موبایل 2 تا 3 سال می باشد. با تعویض باتری موبایل کاربران می توانند سرعت اجرای برنامه های گوشی و ماندگاری شارژ آن را افزایش دهند.

با این حال به گفته یکی از تولید کنندگان باتری: «هزینه تولید باتری بسیار کمتر از وارد کردن باتری ها است. از این رو، پخش کننده های باتری در مقیاس کوچک و متوسط ترجیح می دهند یک کارخانه راه اندازی کنند، در حالی که تولید کنندگان بزرگ به دنبال باتری های وارداتی هستند.

همچنین به دلیل تحریم های تحمیل شده بر کشور ایران و قطع یا محدود شدن مراودت تجاری آن با اغلب کشورها باید یک جایگزین مناسب برای تامین کالاهای مورد نیاز خود وجود داشته باشد.

با توجه به محدودیت بازار داخلی و افزایش تقاضا برای باتری موبایل فروشندگانی که در این حرفه مشغول هستند با کمبود کالا مواجه هستند. بنابراین احداث کارخانه تولید باتری موبایل داخلی در کشور عزیزمان ایران می تواند بهترین گزینه برای رفع مشکل کنونی و ایجاد توسعه پایدار در این حوزه باشد. می توان گفت همه باتری های شارژی حتی گوشی های آیفون به مرور زمان کیفیت خود را از دست می دهند. با تولید داخلی می توانیم به صورت هوشمندانه این معضل بزرگ را حل کرد.

استانداردهای فنی برای کنترل نهایی تولید باتری:

برای کنترل نهایی باتری های تولیدی از استانداردهای ISIRI ،EN ، KES ،PSA ، JIS ، SAE استفاده می شود. در کل در طی فرایند ساخت باتری کنترل های لازم انجام می شود برخی از این کنترل ها به شرح زیر هستند:

کنترل قبل از تولید:

پس از ورود مواد اولیه به انبار قرنطینه شرکت، از تمامی مواد اولیه توسط بازرسین کیفیت نمونه برداری شده و به موازات انجام تست‌های ظاهری، آزمایش‌های مختلف خواص فیزیکی، شیمیایی، ابعادی و سایر پارامترهای اثرگذار بر محصول در آزمایشگاه شیمی و کوانتومتری‌، جهت تأیید مواد اولیه انجام گرفته و نتیجه نهایی جهت اتخاذ تصمیمات بعدی به بخش‌های مرتبط اعلام می‌گردد.

کنترل محصول نهایی:

قبل از بسته بندی محصول جهت ارسال برای مشتریان‌، چند نمونه بصورت تصادفی و با توزیع آماری مناسب انتخاب شده و پس از انجام تمامی تست‌ها و آنالیزهای لازم و حصول اطمینان از تست‌های عملکردی و دوام، نتیجه جهت صدور مجوز خروج محصول به واحدهای مربوطه اعلام می‌گردد.

آزمایشات دوره ‌ای:

تمامي تست‌های کنترل کیفیت انجام شده به صورت دوره‌ای و در فواصل زمانی مشخص بر روی محصول انجام می‌شود تا پایش اقدامات اصلاحی و بهبود بر روی محصولات بصورت مستمر انجام شده و با گذشت زمان فرآیند تولید تحت نظر باشد.

موارد مصرف و کاربرد باتری ها

باتری‌های لیتیوم یون از جمله باتری‌های قابل شارژ هستند که روز به روز بر محبوبیت آن‌ها افزوده می‌شود. این باتری‌ها در وسایل الکترونیکی مختلفی از جمله موبایل، لپتاپ، و رباتیک کاربرد دارند.

باتری‌های لیتیم-یون از دیگر انواع باتری ‌ها عملکرد و بازده مناسب ‌تری را از خود نشان داده و بیشترین توسعه وسایل الکترونیکی مانند گوشی‌های تلفن همراه و لب تاپ‌ ها تقاضا را برای باتری ‌های قابل شارژ افزایش داده است که در این میان بیشترین تولید را در میان دیگر انواع باتری‌ها دارند.

با افزایش استفاده از تلفن همراه های هوشمند با سخت افزار های قوی تر نیاز به باتری های لیتیوم یون برای تامین انرژی بیشتر از پیش احساس شد و همین امر باعث شد تا این نوع باتری ها بخش بزرگی از نیاز های مصرف کنندگان رو تامین نماید و امروز اکثر باتری گوشی موبایل ها از ساختار لیتیوم یونی هستند.

اهمیت استراتژیک باتری های موبایل در دنیای امروز

با پیشرفت تکنولوژی و استفاده از گوشی های هوشمند و تبلت که بدون تردید جزء لاینفک زندگی همه افراد شده است و تاثیر بسزایی که در زندگی روزمره و روابط اجتماعی مردم دارد. اهمیت باتری های موبایل نیز به اهمیت دستگاه های موبایل قابل توجه است. باتری های گوشی های هوشمند به مرور زمان و با چرخه های شارژ محدود (تا 500 سیکل شارژ) خراب می شوند و از کار می افتند. این کالا بسیار حساس و استراتژیک بوده است و در کشور ما کمتر تولید می شود و به جرات می توان گفت که بیش از 90 درصد باتری های تولیدی از کشورهایی مثل چین، تایوان و غیره وارد می شوند. و با توجه به تحریم های ظالمانه ای که کشور عزیزمان ایران با آن مواجه است و رشد روز افزون دلار و نرخ ارز که قطعاً روی واردات باتری نیز تاثیر گذاشته است. تولید این محصول در کشورمان می تواند به کاهش واردات و خروج ارز از کشور کمک شایان توجهی کند.

کشورهای عمده تولید کننده و مصرف کننده باتری دستگاه های همراه

کشورهای عمده تولید کننده باتری چین، ژاپن، کره جنوبی، هند، تایوان از کشورهای آسیایی و امریکا، کانادا، آلمان و غیره و کشورهای مصرف کننده، متاسفانه ایران، کشورهای در حال توسعه و کشورهای جهان سومی هستند. در زیر چند شرکت برتر تولید کننده باتری های لیتیوم یون معرفی شده است:

Samsung SDI : شرکت تابعه الکترونیک سامسونگ، با نام سامسونگ SDI در تحقیقات سوخت و نوآوری در فناوری لیتیوم یون، فعالیت می کند. این شرکت برخی از بزرگترین بازارهای جهان از جمله آلمان، مالزی و ایالات متحده حضور دارد.

Panasonic: این شرکت علاوه بر ساخت انواع باتری های خودرو و غیره، در ساخت باتری برای سیستم های ارتباطی و سیستم های امنیتی فعال است.

Toshiba: توشیبا سرمایه گذاری عظیمی در بخش تحقیق و توسعه فناوری لیتیوم ایجاد کرده است. این شرکت در حال حاضر در ساخت و فروش باتری های لیتیوم یون و راه حل های مربوط به ذخیره سازی برای بخش های خودرو و مخابرات مشارکت می کند.

LG: ال جی یکی از رهبران جهان در ساخت باتری های یون لیتیوم است و آن ها را در صنایع متنوعی عرضه می کند. این شرکت همچنین باتری های کالاهای مصرفی مانند گوشی های هوشمند و لپ تاپ ها را تولید می کند.

A123 Systems: این شرکت آمریکایی به تولید باتری های نانو فسفات لیتیوم یون اختصاص یافته است. از جمله ویژگی های مختلف باتری لیتیوم یون شامل ماژول های انرژی و سایر سیستم های مدیریت قدرت می باشد. سیستم های A123 دارای تکنولوژی باتری لیتیوم یون فسفات ویژه ای به نام LiFePO4 است که تراکم انرژی بالا را برای افزایش چرخه عمر باتری ارائه می دهد.

eCobalt Solutions: در کانادا، eCobalt Solutions، فناوری یون لیتیوم خود را در جهت رشد بخش انرژی تجدید پذیر قرار داده است.

Amperex

یک شرکت چینی دیگری است که به سرعت در فضای لیتیوم یون پیشرفت کرد. در واقع، چین دارای بزرگترین بازار است که بیشتر وسایل الکتریکی که به باتری های لیتیوم یون مجهز شده اند، توسط Amperex ساخته می شود. در حال حاضر، این شرکت قصد دارد تا کسب و کار خود را فراتر از منطقه گسترش دهد و در بازار اروپایی و آمریکایی قدرتمند واقع شود.

آینده صنعت ساخت باتری دستگاه های همراه

احتمالا در آینده باتری های با حالت جامد، یکی از انواع باتری مورد استفاده خواهند بود. در این نوع باتری ها الکترولیت جامد جایگزین الکترولیت مایع می شود که باعث کاهش خطر باتری می شود.

یکی از مزایای باتری های لیتیوم یونی جامد این است که لیتیوم ها که دارای قدرت و چگالی انرژی واقعا خوبی هستند، می توانند به عنوان ماده آند به کار گرفته شوند؛ اما استفاده از لیتیوم مایع به این منظور کار خطرناکی است.

در باتری های لیتیوم یونی جامد نیازی به استفاده از آند کربن متخلخل نیست و این موضوع باعث می شود بخشی از باتری که هیچ نیرویی تولید نمی کند، حذف شود و در نتیجه وزن باتری نیز کاهش پیدا کند.

باتری های فلز – هوا که در ساخت آن ها از فلز روی، لیتیوم یا آلومینیوم استفاده می شود (باتری هایی هستند که جریان برق در آن ها از واکنش روی با اکسیژن هوا ایجاد می شود) نیز می توانند یکی دیگر از منابع تأمین انرژی وسایل الکترونیکی در آینده باشند؛ اما احتمالا این باتری ها ۲۰ سال دیگر به صورت انبوه تولید می شود و مورد استفاده قرار خواهند گرفت.

فروش باتری های موبایل

باتری های دستگاه های موبایل و گوشی های هوشمند همیشه به عنوان یکی از دغدغه های صاحبان این گوشی ها و شرکت های سازنده باتری بوده است. از اینرو شرکت های سازنده همواره به دنبال بالا بردن کارایی افزایش نگه داری شارژ به وسیله باتری موبایل و کاربران نیز میزان شارژ دهی یک باتری را در خرید گوشی موبایل در نظر می گیرند زیرا باتری گوشی موبایل بعد از مدتی فرسوده شده و نیاز به تعویض دارند که در برندهای مختلف موبایل این زمان با توجه به نوع باتری و دستگاه مورد نظر و همچنین نوع استفاده کاربر از دستگاه متفاوت است.

با خرید باتری اصلی موبایل از کوک موبایل بهترین بهره وری را برای گوشی خود به همراه داشته باشید. لیست قیمت روز انواع باتری موبایل را از وب سایت فروش رسمی باتری های کوک موبایل مشاهده کنید.

اکثر موبایل های جدید مانند گوشی های آایفون دارای باتری های غیر قابل تعویض توسط کاربر هستند و برای تعویض نیاز به تعمیرکار حرفه ای موبایل دارند. همچنین تعویض باتری دستگاه تلفن همراه خود می توانید به دفتر کوک موبایل در تهران مراجعه کنید.

هر چند مردم برای خرید نیازهای خود همواره به صورت حضوری به فروشگاه مراجعه می کنند، اما روش سریع تر و آسان تری برای این کار نیز وجود دارد. کوک موبایل نیز برای فروش باتری های خود اقدام به فروش اینترنتی آنها از برترین برندها کرده است. در این وب سایت انواع باتری ها به همراه قیمت باتری موبایل ارائه شده است. شما با خرید اینترنتی از وب سایت معتبر می توانید باتری های مخصوص انواع گوشی ها از جمله سامسونگ، ال جی، اپل، شیائومی، هواوی، نوکیا، سونی، اچ تی سی و سایر برندهای دیگر موجود در بازار را با اطمینان از اصل بودن و کیفیت آن تهیه کنید. به علاوه خرید آنلاین امکان برخورداری از حراج های سایت و خرید ارزان قیمت اقلام مورد نظرتان را برایتان فراهم می کند.

به هر حال در مواقعی که در گوشی موبایل خود با مشکل باتری و خالی شدن سریع شارژ آن مواجه شدید به یکی از مراکز مجاز تعمیر رفته تا کارشناسان پس از بررسی باتری، اتصالات، و مدارهای مربوط به شارژ، عیب آن را تشخیص دهند و در صورت خرابی باتری آن را با یک باتری اصل تعویض کنید , ضمن رفع مشکل، باتری جدید را جایگزین کرده و مثل قبل از گوشی خود استفاده کنید.