लिथियम बैटरी उत्पादन प्रक्रिया के लिए संपूर्ण मैनुअल

लिथियम बैटरी उत्पादन प्रक्रिया के लिए संपूर्ण मैनुअल

आयन बैटरी एक जटिल प्रणाली है जिसमें सकारात्मक इलेक्ट्रोड, नकारात्मक इलेक्ट्रोड, विभाजक, इलेक्ट्रोलाइट, वर्तमान कलेक्टर और बाइंडर, प्रवाहकीय एजेंट आदि शामिल हैं। इसमें शामिल प्रतिक्रियाओं में सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड, लिथियम आयन और इलेक्ट्रॉन चालन, और गर्मी प्रसार की विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाएं शामिल हैं। लिथियम बैटरी की उत्पादन प्रक्रिया अपेक्षाकृत लंबी है, जिसमें 50 से अधिक प्रक्रियाएं शामिल हैं।

लिथियम बैटरियों को उत्पादन प्रक्रियाओं में कुछ अंतरों के साथ, उनके रूप के अनुसार बेलनाकार बैटरी, वर्गाकार बैटरी और सॉफ्ट पैक बैटरी में विभाजित किया जा सकता है। हालाँकि, कुल मिलाकर, लिथियम बैटरी निर्माण प्रक्रिया को सामने की प्रक्रिया (इलेक्ट्रोड निर्माण), मध्य प्रक्रिया (सेल संश्लेषण), और पीछे की प्रक्रिया (गठन और पैकेजिंग) में विभाजित किया जा सकता है। लिथियम-आयन बैटरियों की उच्च सुरक्षा प्रदर्शन आवश्यकताओं के कारण, बैटरी निर्माण प्रक्रिया में लिथियम-आयन उपकरणों की सटीकता, स्थिरता और स्वचालन स्तर की अत्यधिक उच्च आवश्यकताएं हैं।

लिथियम बैटरी उपकरण एक प्रक्रिया उपकरण है जो सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री, विभाजक सामग्री और इलेक्ट्रोलाइट जैसे कच्चे माल के निर्माण के लिए ऑर्डर की गई प्रक्रियाओं का उपयोग करता है। लिथियम बैटरी उपकरण का लिथियम बैटरी के प्रदर्शन और लागत पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है और यह निर्धारण कारकों में से एक है। विभिन्न प्रक्रिया प्रवाह के अनुसार, लिथियम बैटरी उपकरण को फ्रंट-एंड उपकरण, मध्य-चरण उपकरण और बैक-एंड उपकरण में विभाजित किया जा सकता है। लिथियम बैटरी उत्पादन लाइन में, फ्रंट-एंड, मिड-स्टेज और बैक-एंड उपकरण का मूल्य लगभग 4:3:3 है।

पिछली प्रक्रिया का उत्पादन लक्ष्य (सकारात्मक और नकारात्मक) इलेक्ट्रोड प्लेटों का निर्माण पूरा करना है। पिछले चरण की मुख्य प्रक्रिया में मिश्रण, कोटिंग, रोलिंग, स्लिटिंग, स्लाइसिंग और डाई-कटिंग शामिल है। इसमें शामिल उपकरणों में मुख्य रूप से शामिल हैं: मिक्सर, कोटिंग मशीन, रोलर प्रेस, स्लाटिंग मशीन, स्लाइसिंग मशीन, डाई-कटिंग मशीन, आदि।

घोल मिश्रण (इस्तेमाल किया जाने वाला उपकरण: वैक्यूम मिक्सर) सकारात्मक और नकारात्मक सॉलिड-स्टेट बैटरी सामग्री को समान रूप से मिलाना है और फिर उन्हें घोल में मिलाने के लिए विलायक जोड़ना है। घोल मिश्रण पिछली प्रक्रिया का प्रारंभिक बिंदु है और बाद की कोटिंग, रोलिंग और अन्य प्रक्रियाओं को पूरा करने की नींव है।

कोटिंग (प्रयुक्त उपकरण: कोटिंग मशीन) धातु की पन्नी पर समान रूप से मिश्रित घोल को कोट करना और सकारात्मक और नकारात्मक प्लेट बनाने के लिए इसे सुखाना है। पिछली प्रक्रिया की मुख्य कड़ी के रूप में, कोटिंग प्रक्रिया की निष्पादन गुणवत्ता तैयार बैटरी की स्थिरता, सुरक्षा और जीवनकाल को गहराई से प्रभावित करती है। इसलिए, कोटिंग मशीन पिछली प्रक्रिया में सबसे मूल्यवान उपकरण है।

रोलर प्रेसिंग (प्रयुक्त उपकरण: रोलर प्रेस) का उद्देश्य लेपित इलेक्ट्रोड को और अधिक संकुचित करना है, जिससे बैटरी की ऊर्जा घनत्व बढ़ जाती है। लुढ़का हुआ इलेक्ट्रोड की सपाटता सीधे बाद की स्लिटिंग प्रक्रिया के प्रसंस्करण प्रभाव को प्रभावित करती है, और इलेक्ट्रोड में सक्रिय पदार्थों की एकरूपता भी अप्रत्यक्ष रूप से बैटरी सेल के प्रदर्शन को प्रभावित करती है।

स्प्लिटिंग (प्रयुक्त उपकरण: स्लिटिंग मशीन) ध्रुव के टुकड़ों की एक विस्तृत कुंडल को आवश्यक चौड़ाई के कई संकीर्ण टुकड़ों में लगातार काटने की प्रक्रिया है। काटने के दौरान इलेक्ट्रोड प्लेट की फ्रैक्चर विफलता कतरनी क्रिया के कारण होती है, और काटने के बाद किनारे की चिकनाई (बिना गड़गड़ाहट या बकलिंग के) स्लाटिंग मशीन के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने की कुंजी है।

उत्पादन (प्रयुक्त उपकरण: उत्पादन मशीन) में कटे हुए इलेक्ट्रोड टुकड़ों के इलेक्ट्रोड कानों को वेल्डिंग करना, सुरक्षात्मक टेप लगाना, इलेक्ट्रोड कानों को गोंद के साथ लपेटना, या इलेक्ट्रोड कान बनाने के लिए लेजर कटिंग का उपयोग करना शामिल है, जिसका उपयोग बाद की घुमावदार प्रक्रियाओं के लिए किया जा सकता है। डाई-कटिंग (प्रयुक्त उपकरण: डाई-कटिंग मशीन) बाद की प्रक्रियाओं के लिए लेपित ध्रुवीय प्लेटों को छिद्रित करने और बनाने की प्रक्रिया है।

मध्य प्रक्रिया का उत्पादन लक्ष्य बैटरी कोशिकाओं का निर्माण पूरा करना है। विभिन्न प्रकार की लिथियम बैटरियों की मध्य प्रक्रिया के प्रौद्योगिकी रोडमैप और उत्पादन लाइन उपकरण में अंतर हैं। मध्यवर्ती प्रक्रिया का सार असेंबली प्रक्रिया है, विशेष रूप से डायाफ्राम और इलेक्ट्रोलाइट के साथ पिछली प्रक्रिया से बने (सकारात्मक और नकारात्मक) इलेक्ट्रोड प्लेटों की व्यवस्थित असेंबली। वर्गाकार (रोल), बेलनाकार (रोल) और लचीली (स्तरित) बैटरियों की विभिन्न ऊर्जा भंडारण संरचनाओं के कारण, मध्य प्रक्रिया में विभिन्न प्रकार की लिथियम बैटरियों के प्रौद्योगिकी रोडमैप और उत्पादन लाइन उपकरण में स्पष्ट अंतर हैं। विशेष रूप से, वर्गाकार और बेलनाकार बैटरियों के मध्य चरण की मुख्य प्रक्रियाओं में वाइंडिंग, तरल इंजेक्शन और पैकेजिंग शामिल हैं। इसमें शामिल उपकरणों में मुख्य रूप से शामिल हैं: वाइंडिंग मशीन, तरल इंजेक्शन मशीन, पैकेजिंग उपकरण (शेल इंसर्शन मशीन, ग्रूव रोलिंग मशीन, सीलिंग मशीन, वेल्डिंग मशीन), आदि; सॉफ्ट पैक बैटरी के मध्य चरण की मुख्य प्रक्रिया में लेमिनेशन, तरल इंजेक्शन और पैकेजिंग शामिल है, और इसमें शामिल उपकरणों में मुख्य रूप से लेमिनेशन मशीन, तरल इंजेक्शन मशीन, पैकेजिंग उपकरण आदि शामिल हैं।

वाइंडिंग (प्रयुक्त उपकरण: वाइंडिंग मशीन) उत्पादन प्रक्रिया या वाइंडिंग डाई कटिंग मशीन द्वारा उत्पादित इलेक्ट्रोड प्लेटों को लिथियम-आयन बैटरी कोशिकाओं में वाइंडिंग करने की प्रक्रिया है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से वर्गाकार और गोलाकार लिथियम-आयन बैटरी के उत्पादन के लिए किया जाता है। वाइंडिंग मशीन को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: वर्गाकार वाइंडिंग मशीन और बेलनाकार वाइंडिंग मशीन, जिनका उपयोग क्रमशः वर्गाकार और बेलनाकार लिथियम बैटरी के उत्पादन के लिए किया जाता है। बेलनाकार वाइंडिंग की तुलना में, वर्गाकार वाइंडिंग प्रक्रिया में तनाव नियंत्रण की उच्च आवश्यकताएं होती हैं, इसलिए वर्गाकार वाइंडिंग मशीन की तकनीकी कठिनाई अधिक होती है।

लेमिनेशन (प्रयुक्त उपकरण: लैमिनेटिंग मशीन) डाई-कटिंग प्रक्रिया के दौरान उत्पादित व्यक्तिगत इलेक्ट्रोड प्लेटों को लिथियम-आयन बैटरी कोशिकाओं में स्टैक करने की प्रक्रिया है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से सॉफ्ट पैक बैटरी के उत्पादन के लिए किया जाता है। वर्गाकार और बेलनाकार कोशिकाओं की तुलना में, सॉफ्ट पैक कोशिकाओं में ऊर्जा घनत्व, सुरक्षा और निर्वहन प्रदर्शन में महत्वपूर्ण लाभ होते हैं। हालाँकि, लैमिनेटिंग मशीन द्वारा एकल स्टैकिंग कार्य को पूरा करने में समानांतर और जटिल तंत्र सहयोग में कई उप प्रक्रियाएं शामिल होती हैं, और स्टैकिंग दक्षता में सुधार के लिए जटिल गतिशील नियंत्रण समस्याओं को संबोधित करने की आवश्यकता होती है; वाइंडिंग मशीन की गति सीधे वाइंडिंग दक्षता से संबंधित है, और दक्षता में सुधार के साधन अपेक्षाकृत सरल हैं। वर्तमान में, लेमिनेटेड कोशिकाओं और घाव कोशिकाओं के बीच उत्पादन क्षमता और उपज में अंतर है।

तरल इंजेक्शन मशीन (प्रयुक्त उपकरण: तरल इंजेक्शन मशीन) का उपयोग बैटरी के इलेक्ट्रोलाइट को सेल में मात्रात्मक रूप से इंजेक्ट करने के लिए किया जाता है।

सेल पैकेजिंग (शेल इंसर्शन मशीन, ग्रूव रोलिंग मशीन, सीलिंग मशीन, वेल्डिंग मशीन जैसे उपकरणों का उपयोग करके) में कॉइल कोर को सेल शेल में रखना शामिल है।

प्रक्रिया के बाद के चरण का उत्पादन लक्ष्य पैकेजिंग में परिवर्तन को पूरा करना है। मध्य चरण के रूप में, लिथियम बैटरी सेल की कार्यात्मक संरचना का गठन किया गया है, और बाद के चरण का महत्व इसे सक्रिय करना, परीक्षण, सॉर्टिंग और असेंबली से गुजरना और एक सुरक्षित और स्थिर लिथियम बैटरी उत्पाद बनाना है। प्रक्रिया के बाद के चरण की मुख्य प्रक्रियाओं में शामिल हैं: गठन, पृथक्करण, परीक्षण, छँटाई, आदि। इसमें शामिल उपकरण में मुख्य रूप से शामिल हैं: चार्जिंग और डिस्चार्जिंग मोटर, परीक्षण उपकरण, आदि।

गठन (चार्जिंग और डिस्चार्जिंग मोटर का उपयोग करके) पहले चार्ज के माध्यम से बैटरी सेल को सक्रिय करने की प्रक्रिया है, जिसके दौरान लिथियम बैटरी के "प्रारंभिकरण" को प्राप्त करने के लिए नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह पर एक प्रभावी निष्क्रियता फिल्म (एसईआई फिल्म) उत्पन्न होती है। विभाजन क्षमता (प्रयुक्त उपकरण: चार्जिंग और डिस्चार्जिंग मोटर), जिसे "विश्लेषण क्षमता" के रूप में भी जाना जाता है, बैटरी सेल की क्षमता को मापने के लिए डिजाइन मानकों के अनुसार परिवर्तित बैटरी सेल को चार्ज करने और डिस्चार्ज करने की प्रक्रिया को संदर्भित करता है। बैटरी सेल की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया गठन और कैपेसिटेंस पृथक्करण प्रक्रिया के माध्यम से चलती है, इसलिए चार्जिंग और डिस्चार्जिंग मोटर सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला रियर कोर उपकरण है। चार्जिंग और डिस्चार्जिंग मोटर की न्यूनतम कार्यशील इकाई "चैनल" है। एक "यूनिट" (बॉक्स) कई "चैनलों" से बना होता है, और कई "यूनिट" को मिलाकर एक चार्जिंग और डिस्चार्जिंग मोटर बनाई जाती है।

परीक्षण (प्रयुक्त उपकरण: परीक्षण उपकरण) चार्जिंग, डिस्चार्जिंग और आराम करने से पहले और बाद में किया जाना चाहिए; सॉर्टिंग से तात्पर्य बैटरियों के वर्गीकरण और चयन से है जो पता लगाने के परिणामों के आधार पर कुछ मानकों के अनुसार बनाई और विभाजित की गई हैं। पहचान और छँटाई प्रक्रिया का महत्व न केवल अयोग्य उत्पादों को खत्म करना है, बल्कि इसलिए भी है क्योंकि लिथियम-आयन बैटरी के व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, कोशिकाओं को अक्सर समानांतर या श्रृंखला में जोड़ा जाता है। इसलिए, समान प्रदर्शन वाले सेल का चयन करने से बैटरी के इष्टतम समग्र प्रदर्शन को प्राप्त करने में मदद मिल सकती है।

लिथियम बैटरी के उत्पादन को लिथियम बैटरी उत्पादन उपकरण से अलग नहीं किया जा सकता है। बैटरी में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के अलावा, विनिर्माण प्रक्रिया और उत्पादन उपकरण महत्वपूर्ण कारक हैं जो बैटरी के प्रदर्शन को निर्धारित करते हैं। शुरुआती दिनों में, चीन के लिथियम बैटरी उपकरण मुख्य रूप से आयात पर निर्भर थे। कई वर्षों के तीव्र विकास के बाद, चीनी लिथियम बैटरी उपकरण कंपनियों ने प्रौद्योगिकी, दक्षता, स्थिरता और अन्य पहलुओं के मामले में धीरे-धीरे जापानी और कोरियाई उपकरण कंपनियों को पीछे छोड़ दिया है, और लागत-प्रभावशीलता, बिक्री के बाद रखरखाव और अन्य पहलुओं में फायदे हैं। वर्तमान में, घरेलू लिथियम बैटरी उपकरण उद्यमों का एक समूह बन गया है और यह अंतरराष्ट्रीय बाजार में प्रवेश करने वाले चीन के उच्च-अंत उपकरणों के लिए एक व्यवसाय कार्ड बन गया है। ऊर्ध्वाधर गठबंधन और लिथियम बैटरी नेताओं के विदेशी विस्तार के साथ, लिथियम बैटरी उपकरण को डाउनस्ट्रीम विस्तार से लाभ हुआ है और तेजी से विकास के अवसरों की एक नई अवधि की शुरुआत हुई है।