كيفية تصنيع خلايا البطارية الناعمة؟

الخلية هي أصغر وحدة في أنظام البطارية. تشكل الخلايا المتعددة وحدة نمطية، وتشكل الوحدات المتعددة حزمة بطارية، مما يشكل الهيكل الأساسي لبطاريات الطاقة في السيارات.

تتضمن عملية إنتاج الخلايا ما يلي:

(1) تحضير ملاط ​​المادة الفعالة – ​​عملية الخلط

يتضمن الخلط مزج المواد النشطة (فوسفات حديد الليثيوم للكاثود، والجرافيت للأنود) في ملاط ​​باستخدام خلاط فراغ. هذه هي الخطوة الأولى في إنتاج البطارية. تؤثر مراقبة الجودة في هذه العملية بشكل مباشر على جودة البطارية وإنتاجية المنتج النهائي. إنه يشتمل على سير عمل معقد مع متطلبات صارمة لنسب المواد الخام، وخطوات الخلط، ومدة التحريك، والمزيد.

(2) طلاء الملاط المقلب على رقائق النحاس - عملية الطلاء

تتضمن هذه العملية طلاء الملاط المختلط مسبقًا بشكل موحد على جانبي رقائق النحاس.

التركيز الحاسم للطلاء هو تحقيق سمك ووزن ثابتين.

يعد الطلاء أمرًا بالغ الأهمية لضمان سماكة ووزن القطب الموحد، حيث أن الانحرافات تؤثر على اتساق البطارية. ويجب أيضًا أن يمنع تلوث الأقطاب الكهربائية بالجسيمات أو الحطام أو الغبار. يمكن أن يتسبب هذا التلوث في تسريع تفريغ البطارية بل ويشكل مخاطر على السلامة.

(3) الضغط على البارد والقطع المسبق: دمج مادة الأنود على رقائق النحاس

في ورشة الدرفلة، تقوم اللفات بضغط صفائح الأقطاب الكهربائية المطلية بمواد الأنود والكاثود. تعمل هذه العملية على تكثيف الطلاء لتعزيز كثافة الطاقة وضمان توحيد السُمك مع التحكم بشكل أكبر في الغبار والرطوبة.

يعمل الضغط البارد على ضغط مواد القطب الموجب والسالب الموجودة على رقائق الألومنيوم، وهو أمر بالغ الأهمية لتعزيز كثافة الطاقة.

يتم بعد ذلك شق صفائح الأقطاب الكهربائية المضغوطة على البارد حسب أبعاد البطارية المطلوبة، مع رقابة صارمة على تكوين نتوءات (يمكن رؤيتها فقط تحت المجهر). وهذا يمنع نتوءات من اختراق الفاصل، الأمر الذي قد يؤدي إلى مخاطر خطيرة على السلامة.

(4) إنشاء علامات التبويب الإيجابية والسلبية للبطارية - قطع القالب والقطع

تستخدم عملية قطع القالب آلة قطع القالب لتشكيل علامات التبويب الموصلة للخلية. وبما أن البطاريات لها أقطاب موجبة وسالبة، فإن هذه الألسنة تعمل كموصلات معدنية تربط أقطاب الخلية الكهربائية. ببساطة، فهي "آذان" أطراف البطارية، وتعمل كنقاط اتصال أثناء الشحن والتفريغ.

تستخدم عملية الحز اللاحقة شفرات القطع لتقسيم صفائح قطب البطارية.

(5) استكمال النموذج الأولي للخلية – عملية التصفيح

يتم تكديس صفائح القطب الكهربائي المشقوق بالتسلسل: القطب السالب، الفاصل، القطب الموجب، الفاصل، القطب السالب، الفاصل، القطب الموجب... القطب الموجب، الفاصل، القطب السالب. وتسمى هذه العملية التراص، ويشار إلى صفائح الأقطاب الكهربائية المجمعة باسم الخلية.

(6) لحام التبويب

هذه هي العملية الثانية في تصنيع الخلايا. باستخدام معدات اللحام المتخصصة، يتم لحام الألسنة بالخلية المكدسة.

(7) التغليف

هذه هي الخطوة الثالثة في إعداد الخلية. يتم تغليف الخلية بفيلم من الألومنيوم والبلاستيك.

(8) إزالة الرطوبة والحقن بالكهرباء - الخبز والحشو بالكهرباء

الرطوبة هي العدو اللدود لأنظمة البطاريات. تضمن عملية الخبز تلبية مستويات الرطوبة الداخلية للمعايير، مما يضمن الأداء الأمثل طوال دورة حياة البطارية.

ملء المنحل بالكهرباء هو الخطوة الرابعة في إعداد الخلية. يتم حقن الإلكتروليت في الخلية المغلفة من خلال منفذ تعبئة محجوز، مما يشكل خلية نصف جاهزة. يعمل الإلكتروليت مثل تدفق الدم عبر جسم الخلية، حيث يحدث تبادل الطاقة من خلال نقل الأيونات المشحونة. تنتقل هذه الأيونات من الإلكتروليت إلى القطب المعاكس، لتكمل عملية الشحن والتفريغ. حجم المنحل بالكهرباء المحقونة أمر بالغ الأهمية. يمكن أن يؤدي التعبئة المفرطة إلى ارتفاع درجة حرارة البطارية أو فشلها على الفور، في حين أن التعبئة غير الكافية تؤثر على عمر دورة البطارية.

(9) عملية تنشيط الخلية – التكوين

التكوين هو عملية تنشيط الخلايا بعد ملئها بالكهرباء. من خلال الشحن والتفريغ المتكرر، تحدث تفاعلات كيميائية داخليًا لتكوين طبقة SEI (طبقة SEI: طبقة تخميل تتشكل خلال الدورة الأولى لبطارية الليثيوم عندما يتفاعل المنحل بالكهرباء مع مادة الأنود في الواجهة الصلبة والسائلة، على غرار وضع طبقة واقية على الخلية). وهذا يضمن سلامة الخلية وموثوقيتها ودورة حياتها الطويلة أثناء دورات الشحن والتفريغ اللاحقة. يتضمن تنشيط أداء الخلية أيضًا سلسلة من "فحوصات السلامة" بما في ذلك الفحص بالأشعة السينية ومراقبة العزل وفحص اللحام واختبار القدرة.

وتشمل عملية التشكيل أيضًا ما يلي:

- امتلاء الإلكتروليت الثاني بعد تنشيط الخلية

- الوزن

- لحام منافذ التعبئة

- اختبار التسرب

- اختبار التفريغ الذاتي

- الشيخوخة بسبب ارتفاع درجات الحرارة

- الشيخوخة الساكنة

تضمن هذه الخطوات أداء المنتج.

(10) فرز السعة

بسبب اختلافات التصنيع، لا يمكن لخلايا البطارية تحقيق نفس القدرات. يتضمن فرز السعة تجميع الخلايا حسب السعة من خلال اختبار تفريغ الشحن المحدد.

(11) التفتيش والتعبئة للتخزين