Wie werden Lithium-Ionen-Batterien hergestellt?

Beschichtung der positiven Elektrode (intermittierendes Beschichtungsverfahren)

3. Trocknen

Die Trocknung erfolgt durch einen Ofen, in dem die beschichteten Elektroden das Lösungsmittel entfernen und vom flüssigen in den festen Zustand überführen. Die Elektroden durchlaufen dabei mehrere Temperaturzonen im Trocknungstunnel, wodurch das Lösungsmittel allmählich verdunstet und eine Oberflächenverkrustung verhindert wird. Das während des Trocknungsprozesses entstehende Abgas besteht hauptsächlich aus flüchtigen organischen Lösungsmitteln, insbesondere dem in der positiven Elektrode verwendeten NMP. Dieses benötigt relativ hohe Temperaturen für die vollständige Verdunstung, da es sonst die Haftung und Sicherheit der Elektrode beeinträchtigt. Lösungsmittelreinigungssystem kann zur Filterung des Lösungsmittels aus dem Abgas verwendet werden, das während des Trocknungsprozesses der Beschichtungsmaschine entsteht, wodurch eine Staubentfernung und Abgasreinigung erreicht wird.

4. Rollen

Die getrocknete Elektrode weist eine große Anzahl von Mikroporen auf. Walzenpressen ist ein Verfahren, bei dem das getrocknete Elektrodenblech durch Druck zusammengepresst wird. Walzenpresse um die Porosität zu verringern, damit das Aktivmaterial fest an der Kupfer- und Aluminiumfolie haftet, die Elektrodendichte erhöht und der Kontakt zwischen Elektrode und Stromkollektor verbessert wird.

5. Schneiden/Stanzen

Beim Längsschneiden werden die gewalzten Elektrodenbleche auf die erforderlichen Spezifikationen und Abmessungen, wie z. B. eine bestimmte Breite und Länge, zugeschnitten, um Batterien mit unterschiedlichen Spezifikationen herzustellen. Beim Stanzen werden die Elektrodenbleche in quadratische Platten für die Verwendung in der Produktion von Batteriezellen geschnitten.

6. Aufwickeln/Stapeln

Das Wickeln umfasst das Zusammenwickeln der geschlitzten positiven Elektrodenfolie, der negativen Elektrodenfolie und des Separators mithilfe eines Elektrodenwickelmaschine , wobei der Separator in der Mitte eingebettet ist und sich die positiven und negativen Elektrodenfolien auf beiden Seiten befinden.

7. Einkapselung

Beim Verkapseln wird die gewickelte oder gestapelte Zelle in ein versiegeltes Gehäuse eingesetzt. Dadurch entsteht eine geschlossene Struktur, die die Zelle von der Außenwelt isoliert und die Batterie schützt. Das Gehäuse besteht üblicherweise aus Stahl oder Aluminium (für zylindrische oder prismatische Batterien) oder aus einer Aluminium-Kunststoff-Folie (für Pouch-Batterien).

8. Elektrolytinjektion

Die Elektrolytinjektion bezeichnet das Einbringen von Elektrolyt in die Batterie. Elektrolyt ist sozusagen das „Blut“ der Batterie. Erst durch die Elektrolytinjektion wird eine Lithiumbatterie „lebendig“, wodurch Lithium-Ionen in der Batterie zirkulieren und der Lade- und Entladevorgang ermöglicht wird.

9. Bildung

Die Formierung beinhaltet das Einbringen von Elektrolyt und das Versiegeln der Batterie in einen Lade- und Entladezyklus mit geringem Strom, um die positiven und negativen Elektrodenmaterialien zu aktivieren und einen stabilen SEI-Film zu bilden. Dadurch wird eine solide Grundlage für das anschließende normale Laden und Entladen geschaffen.

10. Kapazitätsklassifizierung

Die Kapazitätsklassifizierung umfasst die Prüfung von Batterien mittels OCV-Tests und Lade-Entlade-Tests, um eine gute Batteriekonsistenz zu gewährleisten.

Die obigen Ausführungen beschreiben die grundlegenden Prozesse der Lithiumbatterieherstellung. Einige Prozesse können zusätzliche Schritte umfassen, und die tatsächliche Produktion kann je nach Art der hergestellten Batterie leicht variieren, die allgemeinen Prinzipien bleiben jedoch gleich.

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