Proces suchej elektródy: kľúč k masovej výrobe vysokovýkonnej-pevnej batérie{1}}

Vo všetkých -tuhých-batériách je tekutý elektrolyt nahradený membránou s pevným -elektrolytom. V dôsledku toho si pred-výrobný proces vyžaduje okrem tradičných plátov kladnej a zápornej elektródy aj prípravu tohto filmu pevného elektrolytu. Tento proces je kritickým článkom v pracovnom toku výroby batérie, ktorý priamo určuje výkon a kvalitu konečného článku. Zatiaľ čo mokrý proces v súčasnosti dominuje na výrobných linkách pevných-batérií, suchý proces sa čoraz viac stáva hlavným smerom pre ďalšiu-generáciu technológie pevných{9}}batérií-pre ďalšie generácie, a to vďaka svojim kombinovaným výhodám v oblasti nákladov, efektívnosti procesu a materiálovej kompatibility.

01. Kľúčové inovácie v produkcii polovodičovej-batérie pred formovaním-

Výrobný proces-polovodičových batérií sa zásadne líši od procesu tradičných tekutých batérií. Segment prípravy predného- filmu je kritickou, prechodnou fázou v procese výroby batérie. Táto fáza priamo určuje hustotu energie, rýchlosť výkonu a životnosť hotového článku. Vo všetkých-tuhých-batériách nahrádza tekutý elektrolyt membrána s pevným-elektrolytom. Preto príprava predného-konca musí zahŕňať nielen konvenčné pozitívne a negatívne elektródové listy, ale aj pevný{10}}elektrolytický film. Táto zásadná zmena prináša nové výzvy a zároveň predstavuje príležitosti na modernizáciu procesov.

02. Technologická transformácia: Skok od mokrého k suchému procesu

Súčasné procesy prípravy na prednú časť-polovodnej batérie-sú hlavne rozdelené do dvoch technických spôsobov: mokré a suché. Mokrý proces sa stále spolieha na rozpúšťadlový systém tradičných tekutých batérií, kde sa elektródové alebo elektrolytické materiály zmiešajú so spojivom, aby sa vytvorila kaša, potiahnutá a potom vysušená, aby sa dokončila tvorba filmu.

Aj keď je tento proces relatívne vyspelý, má svoje vlastné nevýhody: vyžaduje použitie veľkého množstva toxických organických rozpúšťadiel (ako je NMP), vyžaduje si kroky s vysokou{0}}energiou-na sušenie a regeneráciu rozpúšťadla a obmedzuje používanie určitých špičkových- materiálov citlivých na rozpúšťadlá.

Na rozdiel od toho suchý proces inovuje výrobu elektród elimináciou použitia rozpúšťadiel a následného kroku sušenia. Suchý proces sa viac opiera o vysoko{1}}zariadenie na miešanie a fibriláciu za sucha, aby sa dosiahlo rovnomerné rozptýlenie materiálu a pred{2}}tvarovanie, a to lisovaním na viacerých valcoch, aby sa priamo dokončila tvorba filmu.

Hlavné výhody technológie tvorby suchého filmu sú zrejmé v troch rozmeroch:

• Nákladová efektívnosť:Vynechaním fáz poťahovania, sušenia a regenerácie rozpúšťadla sú investície do zariadenia nižšie, spotreba energie je znížená a celkové náklady na výrobu článkov možno znížiť približne o 18 %.

• Zlepšenie výkonu:Suchý proces účinne zvyšuje hustotu zhutnenia aktívneho materiálu, čo vedie k zvýšeniu hustoty energie približne o 20 %. Polo-pevná-batéria SAIC Group integrovaná do modelu MG4 dosiahla hustotu energie systému 400 Wh/kg a podporuje 12-minútové rýchle nabíjanie na 400 km.

• Ekologická a materiálová kompatibilita:Suchý proces eliminuje potrebu toxických rozpúšťadiel, čím rieši problémy znečistenia životného prostredia pri tradičnom mokrom procese. Súčasne umožňuje použitie nákladovo-efektívnejších materiálov (ako sú katódy na báze mangánu-).

03. Technologická matica: Diverzifikované cesty pre tvorbu suchého filmu

Tvorba suchého filmu nie je jediný proces, ale matrica zahŕňajúca rôzne technické cesty. V súčasnosti reprezentatívnejšie technológie prípravy suchých elektród zahŕňajú predovšetkým šesť typov:

• Fibrilačná metóda:Používa vysokú šmykovú silu na fibriláciu spojiva, čo mu umožňuje tesne uzavrieť aktívne materiály a vodivé činidlá, čím sa vytvorí samonosný film elektródy-. Tento proces vyžaduje od zariadenia extrémne vysokú šmykovú silu a schopnosť regulácie teploty.

• Suché nanášanie sprejom:Využíva nabitý prášok, ktorý sa rovnomerne ukladá na zberač prúdu pod elektrickým poľom lisovaním za horúca, aby sa roztavil a zafixoval spojivo, čím sa vytvorí samonosný- film.

• Iné metódy:Nanášanie pár, extrúzia za horúca{0}}, priame lisovanie a 3D tlač sa aplikujú na základe rôznych charakteristík materiálu a aplikačných scenárov.

Tieto rôzne cesty sa líšia technickými princípmi, použiteľnými materiálmi, schopnosťou vytvárania filmu-a zložitosťou vybavenia a sú vhodné pre rôzne aplikácie, ako sú napríklad veľké-flexibilné elektródy, malé-zariadenia a hrubé elektródové dosky.

Porovnanie hlavných technických ciest tvorby suchého filmu

Priemysel sa vo všeobecnosti domnieva, že metóda vláknitosti spojiva vykazuje vynikajúcu stabilitu výkonu a spracovateľnosť, čo ju stavia do pozície hlavného prúdu.

04. Výzvy industrializácie: Preklenutie priepasti od laboratória k masovej výrobe

Napriek jasným výhodám tvorby suchého filmu čelí prechod z laboratória na hromadnú výrobu mnohým prekážkam. Kapacita a efektívnosť sú prvoradé záujmy. Kapacita a rýchlosť suchého náteru stále zaostávajú za tradičnými mokrými procesmi a rovnomernosť a priľnavosť počas veľkoformátového striekania si vyžadujú výrazné zlepšenie.

Rovnomernosť povlaku a kontrola kvality predstavujú ďalšiu veľkú výzvu. Nerovnomerné suché povlaky elektród môžu vytvárať „horúce miesta“ v elektróde, čo vedie k zrýchlenému zníženiu výkonu batérie a potenciálnym bezpečnostným rizikám.

Kompatibilita spojiva a materiálu tiež vyžaduje ďalšiu optimalizáciu. Je nevyhnutné dosiahnuť rovnomernú distribúciu PTFE fibríl v zmesi a zároveň zabrániť poškodeniu častíc aktívneho materiálu. Okrem toho je PTFE nestabilný pri nízkych potenciáloch a nevratne reaguje s lítiom, čo obmedzuje jeho použitie v záporných elektródach.

Výzvy na strane vybavenia sú rovnako závažné. Suchý proces kladie vyššie požiadavky na jadrové valcové-lisovacie stroje. Výkon a efektívnosť výroby kalandrovacieho stroja ako základného zariadenia sú kľúčové pre určenie životaschopnosti suchého procesu pre hromadnú výrobu.

TOB NOVÁ ENERGIAaktívne pracuje na riešení týchto výziev s cieľom regulovať obsah spojiva v zápornej elektróde na 0,7 % a v kladnej elektróde na menej ako 1,5 %, aby sa dosiahol účinnejší a lacnejší-náklad-tvorby filmu.

05. Inovácia zariadenia: Implementácia suchého procesu riadenia kritickej sily

Zariadenia zvyčajne vedú k industrializácii polovodičových-batérií. V oblasti tvorby suchého filmu je kľúčovou hnacou silou technologickej implementácie inovácia zariadení.

• Predné-procesné vybavenie:Tvorí približne 32 % hodnoty celej výrobnej linky vrátane základného vybavenia na vysoko{1}}účinné miešanie, disperziu materiálu, povrchovú úpravu a úpravu vysokým-strihom.

• Vybavenie pre stredný-proces:Tvorí približne 45 % hodnoty linky, sústreďuje sa okolo vysoko{1}}výkonného stohovacieho stroja (25 % hodnoty linky) a horizontálnych izostatických lisov (13 % hodnoty linky), ktoré pokrývajú celý proces od tvarovania po zhutňovanie.

• Vybavenie zadného-procesu:Tvorí približne 23 % hodnoty linky vrátane komplexných testerov suchého prášku a horizontálnych vysokoteplotných -riešení upínadiel pre integrované skrine s pevnými{2}}batériami, ktoré dosahujú tvorbu vysokého- napätia a triedenie a montáž kapacity.

06. TOB NEW ENERGY: Poskytovanie komplexných riešení od laboratória po sériovú výrobu

Riešenie príležitostí a výziev industrializácie technológie tvorby suchého filmu,TOB NOVÁ ENERGIAvyužíva roky technickej akumulácie pri výrobe batérií, aby zákazníkom ponúkla kompletné riešenie od laboratória až po sériovú výrobu.

Riešenia pre laboratórne-vodiče suchých elektród

Poskytujeme celý rad prispôsobených zariadení a služieb pre experimentálne linky so suchými elektródami. Naše vyvinutéLaboratórny prúdový mlynintegruje miniaturizáciu, inteligenciu a vysokú presnosť, vhodný na experimentálnu{0}}prípravu prášku potrebnej na fibriláciu materiálov suchých elektród lítiových batérií. TheLaboratórny stroj na vytváranie filmu na suchú elektróduje laboratórne zariadenie na výskum suchých elektród, ktoré možno použiť na proces vytvárania prášku na film.

Riešenia pre pilotnú-výrobu v mierke

PonúkameStroje na vytváranie filmu suchých elektródktoré podporujú rôzne požiadavky na výrobnú linku vrátane vybavenia pre kapacitu hromadnej výroby na úrovni GWh-. Prostredníctvom presného riadenia napätia a nastavenia hrúbky môžeme dosiahnuť prípravu suchých elektródových plátov tenkých až 27 μm alebo dokonca tenších.

Riešenia pre priemyselnú hromadnú výrobu

Pre potreby priemyselnej hromadnej výroby poskytujeme kompletné riešenia linky na výrobu suchých elektród. Náš systém pokrýva všetky procesy vrátane kontrolovateľného podávania, tvorby filmu, riedenia, miešania zberača prúdu a kontroly kvality. Šírka produktu môže dosiahnuť 1 000 mm s hrúbkou v rozsahu 40-300 μm a je kompatibilný s 2 až 6 vrstvami suchých elektród pracujúcich paralelne pre vysoko efektívnu výrobu.

Náš technický tím hlboko rozumie každému aspektu procesu tvorby suchého filmu a môže poskytnúť prispôsobené riešenia optimalizácie procesu založené na špecifických materiálových systémoch klienta (ako sú grafitové/kremíkové-uhlíkové záporné elektródy, ternárne/LFP kladné elektródy a rôzne -pevné{2}}materiály elektród) a potreby vybavenia. Čo sa týka materiálov, podporujeme našich klientov špičkovými-bateriovými materiálmi vrátane špecializovaných spojív a modifikovaných vodivých činidiel vhodných pre suchý proces, ktoré zaisťujú optimálnu kompatibilitu medzi materiálmi a procesom.