Линия производства литиевых батарей

Типы производственных линий литиевых аккумуляторов

Производственная линия литиевых аккумуляторов включает в себя различные виды оборудования и машин, используемых для производства литий-ионных аккумуляторов. Производственная линия литиевых аккумуляторов включает следующие ключевые элементы:

• Подготовка сырья:

  Это этап, на котором все материалы, необходимые для аккумулятора, собираются вместе. Специальные машины гарантируют, что такие материалы, как литий, кобальт, никель, графит и электролиты, имеют правильный размер и достаточно чисты для использования.

• Покрытие анода и катода:

  На этом этапе изготавливаются положительная и отрицательная стороны аккумулятора. Электроды тщательно распределяются пастообразной смесью на тонких металлических листах. Обычно это делается с помощью машин, которые покрывают, режут и сушат электроды с точным контролем, чтобы обеспечить равномерное покрытие, минимальные отходы и соответствие требованиям качества, что важно для последующей работы аккумулятора и эффективности производства.

• Резка и штамповка электродов:

  Покрытые листы разрезаются на правильные формы и размеры для электродов аккумулятора с помощью штамповочных машин. Эти машины делают точные режущие шаблоны, чтобы детали идеально вписывались в сборку аккумулятора.

• Разделение и ламинирование:

  Разделитель, который предотвращает соприкосновение электродов друг с другом, но позволяет проходить ионам, накладывается между анодом и катодом. На этом этапе разделитель (часто полимерная пленка) ламинируется между электродами с помощью тепла и давления.

• Сборка и упаковка элементов:

  Собранные компоненты (электроды и разделитель) соединяются в чистой среде, образуя отдельные элементы. Затем элементы упаковываются в соответствующие корпуса, например, цилиндрические или мешочные, в зависимости от желаемого дизайна элемента.

• Формирование и старение:

  На этом этапе вновь собранные элементы проходят первоначальные циклы зарядки и разрядки (формирование) для стабилизации химии элемента и активации материалов электродов. После формовки элементы могут стареть в течение определенного периода, чтобы еще больше повысить производительность и качество.

• Сортировка и сортировка элементов:

  После старения элементы сортируются и классифицируются по своим электрическим характеристикам, таким как емкость, внутреннее сопротивление и напряжение. Эта сортировка гарантирует, что элементы с аналогичной производительностью сопоставляются для формирования батарейного блока, что имеет решающее значение для обеспечения безопасности, надежности и однородности батарейного блока.

• Сборка блока:

  На этом этапе отсортированные элементы объединяются для формирования батарейных блоков. Батарейные блоки обычно состоят из нескольких элементов, соединенных последовательно и/или параллельно для достижения желаемого напряжения и емкости. Дополнительные компоненты, такие как системы управления аккумулятором (BMS), также интегрируются на этом этапе для обеспечения критических функций мониторинга и управления, которые защищают работоспособность и безопасность батарейных блоков.

• Контроль качества и испытания:

  Батарейные блоки проходят строгий контроль качества и испытания, чтобы убедиться, что они соответствуют установленным стандартам производительности, безопасности и качества. Проводятся функциональные испытания, оценка безопасности и экологические испытания для выявления любых потенциальных дефектов или проблем.

• Упаковка и доставка:

  Наконец, завершенная производственная линия литиевых аккумуляторов упаковывается для отправки клиентам. Правильная упаковка гарантирует, что продукт не будет поврежден во время транспортировки. Производственные линии аккумуляторов могут различаться в зависимости от типа аккумулятора (например, литий-ионный, литий-полимерный, литий-железо-фосфатный) и желаемой емкости и размера производимых аккумуляторов.

Технические характеристики и обслуживание производственной линии литиевых аккумуляторов

Каждая единица оборудования в производственной линии литий-ионных аккумуляторов имеет уникальные технические характеристики, которые определяют ее возможности и оптимальный способ использования для достижения наилучших результатов.

Система обработки для производственной линии обычно способна перемещать одновременно несколько материалов для аккумулятора. Диапазон натяжения обычно составляет от 20 до 50 кг, нагрузка составляет около 500-3000 кг, а приводится в действие роликовым двигателем с частотой вращения от 60 до 120 оборотов в минуту. Точность остановки обычно составляет ±1 мм, а время смены катушки составляет менее 30 секунд.

Вакуумные печи на производственной линии могут отличаться по размеру и температуре в зависимости от их применения в производстве аккумуляторов. Например, если он используется на этапе сушки, то он обычно сушит прекурсор и катодный материал при температуре 300-400 °C в течение 12-24 часов. Если он используется для удаления связующего, то температура будет в диапазоне от 600 до 750 °C.

Температура спекания и продолжительность спекания в печи для спекания будут различаться в зависимости от типа производимого аккумулятора. Для катодного материала оксида лития никеля марганца кобальта температура будет в диапазоне от 850 до 1200 °C в течение 6-12 часов. С другой стороны, для материала литий-железо-фосфата температура будет в диапазоне от 600 до 700 °C в течение 4-8 часов.

Оборудование для формирования элементов может стоить до 30 000 долларов США. Оно обычно способно формировать элементы при напряжении от 10 до 100 В, с емкостью от 10 мА до 30 А. Точность тока обычно составляет ±0,01 А, точность напряжения составляет ±0,1 В, а отсечка заряда/разряда обычно составляет 0,1-2000 мАч.

Ламинирующая машина имеет разные скорости в зависимости от материала и типа ламинируемого аккумулятора. Для PHEV и литий-ионных аккумуляторов скорость составляет 5-20 м/мин, а для LFP аккумуляторов 0,36-5 м/мин.

В целом, все машины на производственной линии литиевых аккумуляторов должны ежедневно осматриваться перед запуском, чтобы убедиться, что нет каких-либо незакрепленных деталей, утечек, препятствий или чего-либо необычного.

Еженедельно подвижные части следует смазывать, чтобы минимизировать износ оборудования. Следует проверять масло в вакуумном насосе и заменять его при необходимости, а также осматривать и чистить или заменять фильтры при необходимости.

Ежемесячно следует проверять калибровку на точность и устанавливать любые обновления программного обеспечения. Все болты и винты следует проверить, чтобы убедиться, что они затянуты, а все электрические соединения следует осмотреть на наличие коррозии или ослабленных соединений.

Сценарии использования производственной линии литиевых аккумуляторов

Производственная линия литий-ионных аккумуляторов может использоваться в различных сценариях для производства аккумуляторов, подходящих для следующих применений:

• Автомобильная промышленность

  Рост количества электромобилей (EV) увеличивает спрос на производственные линии литиевых аккумуляторов, которые производят автомобильные аккумуляторы.

• Потребительская электроника

  Смартфоны, планшеты, ноутбуки, умные часы и носимые устройства для мониторинга здоровья – это примеры устройств, работающих от литиевых аккумуляторов.

• Промышленное оборудование

  Роботы, погрузчики, дроны и другие устройства автоматизированной обработки материалов и транспортировки на складах, производственных предприятиях и логистических центрах полагаются на литиевые аккумуляторы для питания. Внешние аккумуляторные блоки, используемые для питания инструментов и машин в отдаленных местах, также часто используют литиевые аккумуляторы.

• Системы накопления энергии

  Производственная линия литиевых аккумуляторов может использоваться для производства систем накопления энергии, которые накапливают энергию из возобновляемых источников, таких как солнечные панели и ветряные турбины. Эти системы обычно используют большие аккумуляторы, собранные из литиевых аккумуляторов.

• Медицинские устройства

  Многие медицинские устройства требуют надежного и долговечного аккумулятора. Примеры включают подключенные инсулиновые помпы, устройства мониторинга здоровья с сотовой связью, инвалидные коляски и системы отслеживания пациентов в больницах.

• Электроинструменты

  Литиевые аккумуляторы являются предпочтительным источником питания для беспроводных инструментов, таких как дрели, пилы и паяльные станции, а также садовых инструментов, таких как газонокосилки и кусторезы.

• Бытовая техника

  Производственная линия литиевых аккумуляторов также может использоваться для производства аккумуляторов для бытовой техники. Примеры включают умные дверные замки, роботы-пылесосы и резервные источники бесперебойного питания (UPS).

Как выбрать производственную линию литиевых аккумуляторов

• Понимание технологий аккумуляторов и потребностей рынка

  Учитывайте свои конкретные требования с точки зрения производственной мощности, желаемого типа аккумулятора и технических знаний. Кроме того, оцените спрос на рынке на конкретные аккумуляторы; например, если вы нацелены на рынок электромобилей (EV), сосредоточьтесь на передовых производственных линиях литиевых аккумуляторов NMC с высокой плотностью энергии.

• Исследование и оценка производственных линий

  Изучите различные варианты производственных линий и их поставщиков. Оцените их послужной список, отзывы клиентов и производительность линии. Обратите внимание на критически важные компоненты производства, такие как оборудование для производства электродов (например, машины для нанесения покрытия, печатные машины), узлы сборки элементов, технологии герметизации и системы контроля качества.

• Обеспечение технологической совместимости

  Убедитесь, что технология производственной линии соответствует вашим требованиям к конструкции аккумулятора и помогает оптимизировать производительность конечного продукта. Например, выберите машины для нанесения покрытия электродов, которые обеспечивают желаемую толщину покрытия и включают автоматические системы контроля качества, чтобы гарантировать стабильное качество.

• Учет масштабируемости и гибкости

  Выбирайте производственные линии, которые могут масштабироваться и адаптироваться к меняющимся потребностям рынка. Это позволит вам в будущем расширяться или модифицировать производство, чтобы производить различные типы аккумуляторов без инвестирования в совершенно новые производственные линии.

• Оценка функций автоматизации и контроля качества

  Выбирайте производственные линии с автоматизированными процессами и современными системами контроля качества, чтобы обеспечить высокое качество продукции и минимизировать трудозатраты. Ищите такие функции, как мониторинг в режиме реального времени, анализ данных и возможности машинного обучения для предиктивного обслуживания и оптимизации процессов.

• Оценка обслуживания оборудования и поддержки

  Учитывайте простоту обслуживания и доступность сервисных услуг для оборудования производственной линии. Выбирайте поставщиков, которые предоставляют всестороннюю техническую поддержку, наличие запасных частей и сервисное обслуживание оборудования, чтобы обеспечить бесперебойную работу и минимальное время простоя.

• Оценка соответствия экологическим и нормам безопасности

  Убедитесь, что выбранная производственная линия соответствует соответствующим экологическим нормам (например, управление отходами, контроль выбросов) и стандартам охраны труда, чтобы снизить экологические и риски безопасности.

Q & A

В1: Сколько времени нужно, чтобы сделать литиевый аккумулятор на производственной линии?

А1: При использовании масштабируемого оборудования, такого как производственная линия для сборки литиевых аккумуляторов, для производства литиевых аккумуляторов в больших количествах достаточно нескольких часов. Этого времени достаточно, чтобы покрыть электроды, собрать элементы или блоки, заполнить их электролитом, герметизировать и протестировать.

В2: Сколько этапов включает в себя процесс производства литиевых аккумуляторов?

А2: По данным экспертных исследований, в производстве литиевых аккумуляторов существует пять основных этапов. Это подготовка сырья, производство материалов электродов, сборка элементов, процессы формовки и старения, а также окончательная сортировка и упаковка аккумуляторов.

В3: Каков размер рынка производственных линий литий-ионных аккумуляторов?

А3: Согласно данным рыночных исследований, размер рынка производственных линий литий-ионных аккумуляторов в 2021 году составил 40,4 млрд долларов США. Ожидается, что к 2031 году он достигнет около 81,2 млрд долларов США, при этом среднегодовой темп роста составит около 7,5% в период с 2022 по 2031 год.

В4: Каково влияние пандемии COVID-19 на производственную линию литий-ионных аккумуляторов?

А4: Пандемия положительно повлияла на рынок производственных линий литий-ионных аккумуляторов. Это было связано с ростом спроса на системы накопления энергии и производство электромобилей в результате пандемии. Однако во время пандемии произошли некоторые сбои в цепочках поставок сырья для аккумуляторов.