लिथियम आयन बैटरी विनिर्माण प्रक्रियाओं और प्रमुख नियंत्रण बिंदुओं का विश्लेषण

नई ऊर्जा उद्योग में एक मुख्य ऊर्जा भंडारण इकाई के रूप में, लिथियम आयन बैटरियों को जटिल और सटीक विनिर्माण प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। यह आलेख बैटरी निर्माण प्रक्रिया, मुख्य नियंत्रण बिंदुओं और बैटरी प्रदर्शन और सुरक्षा पर विभिन्न प्रक्रिया चरणों के प्रभाव का विश्लेषण करने के लिए एक उदाहरण के रूप में 18650 बेलनाकार लिथियम आयन बैटरी का उपयोग करता है। इसके अलावा, लिथियम आयन बैटरी पैक के लिए प्रिज्मीय बैटरी और एल्युमीनियम केस के संरचनात्मक डिजाइन को मिलाकर, विनिर्माण प्रक्रिया के साथ विभिन्न आवास प्रकारों (प्रिज्मीय सेल केस और पैक एल्युमीनियम हाउसिंग सहित) की अनुकूलता का पता लगाया जाता है।

 

 

1. विद्युतरासायनिक सिद्धांत

लिथियम -आयन बैटरियों में एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड, एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड, एक विभाजक और एक इलेक्ट्रोलाइट होता है। चार्जिंग और डिस्चार्जिंग सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच लिथियम आयनों (Li⁺) के इंटरकलेशन और डीइंटरकलेशन के माध्यम से प्राप्त की जाती है। चार्जिंग के दौरान, Li⁺ सकारात्मक इलेक्ट्रोड से नकारात्मक इलेक्ट्रोड में अंतर्संबंधित होता है; डिस्चार्ज के दौरान प्रक्रिया उलट जाती है। यह प्रतिवर्ती अंतर्कलन प्रतिक्रिया लिथियम आयन बैटरियों को उच्च ऊर्जा घनत्व और उत्कृष्ट साइक्लिंग प्रदर्शन प्रदान करती है।

 

2. बैटरी संरचना और आवरण प्रकार

एक विशिष्ट लिथियम{0}}आयन बैटरी सेल में इलेक्ट्रोड, एक विभाजक, एक इलेक्ट्रोलाइट, टैब और एक आवरण होता है। वर्तमान में उपलब्ध सामान्य आवरण प्रकारों में स्टील, निकल और एल्यूमीनियम शामिल हैं। एल्युमीनियम बैटरी केस, उनकी उत्कृष्ट तापीय चालकता, हल्के निर्माण और संक्षारण प्रतिरोध के कारण, बिजली और ऊर्जा भंडारण क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। प्रिज़मैटिक एल्यूमीनियम आवरण और लिथियम सेल एल्यूमीनियम गोले, विशेष रूप से, नई ऊर्जा वाहनों और ऊर्जा भंडारण बिजली स्टेशनों में प्रमुख हैं।

 

उदाहरण के लिए, 3003-H14 एल्यूमीनियम केस, अपनी उत्कृष्ट लचीलापन और यांत्रिक शक्ति के कारण, LFP बैटरी एल्यूमीनियम केस और LiFePo4 प्रिज्मीय बैटरी एल्यूमीनियम कोशिकाओं के निर्माण में उत्कृष्ट फॉर्मेबिलिटी और स्थायित्व प्रदर्शित करता है।

 

 

 

लिथियम {{0}आयन बैटरी निर्माण प्रक्रिया को आम तौर पर तीन चरणों में विभाजित किया जाता है: पूर्व {{1} विनिर्माण, पोस्ट {{2} विनिर्माण, और स्क्रीनिंग और परीक्षण। प्रत्येक चरण सीधे बैटरी कोशिकाओं की स्थिरता और विश्वसनीयता को प्रभावित करता है।

 

(I) अग्र-अंत प्रक्रिया: कोर गठन

फ्रंट{0}एंड प्रक्रिया में दस चरण शामिल हैं: घोल मिश्रण, कोटिंग, रोल प्रेसिंग, स्लिटिंग, शीटिंग, वाइंडिंग, केस इंसर्शन, बॉटम वेल्डिंग, रोल ग्रूविंग और बेकिंग। मुख्य लक्ष्य पाउडर सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री को स्थिर कोर में संसाधित करना है।

 

घोल मिश्रण और कोटिंग:सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड पाउडर, प्रवाहकीय एजेंट और बाइंडर को निलंबन घोल बनाने के लिए अनुपात में मिलाया जाता है, जिसे बाद में वर्तमान कलेक्टर पर समान रूप से लेपित किया जाता है। कोटिंग की मोटाई और एकरूपता सीधे बैटरी की ऊर्जा घनत्व और चक्र जीवन को प्रभावित करती है।

 

रोल प्रेसिंग और स्लिटिंग:रोल प्रेसिंग इलेक्ट्रोड शीट के घनत्व, मोटाई और संघनन को समायोजित करती है। शॉर्ट सर्किट को रोकने के लिए स्लिटिंग के दौरान गड़गड़ाहट और छिलने से बचना चाहिए। इस चरण में नमी को विद्युत रासायनिक प्रदर्शन को प्रभावित करने से रोकने के लिए उच्च सफाई और कम आर्द्रता नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

 

वाइंडिंग और केस इंसर्शन:बेलनाकार कोशिकाएँ एक घुमावदार प्रक्रिया के माध्यम से बनती हैं, जबकि प्रिज़मैटिक कोशिकाएँ या प्रिज़मैटिक सेल केस कोशिकाएँ एक स्टैकिंग प्रक्रिया का उपयोग करके बनाई जाती हैं। केस में कोर डालते समय, केस के आयामों का सटीक मिलान होना चाहिए। यह लिथियम आयन बैटरी पैक के एल्यूमीनियम मामलों के लिए विशेष रूप से सच है, जहां केस सहिष्णुता नियंत्रण सीधे सीलिंग और दबाव प्रतिरोध को प्रभावित करता है।

 

बॉटम वेल्डिंग और रोल ग्रूविंग
सर्किट बनाने के लिए नेगेटिव टैब और केस को एक साथ वेल्ड किया जाता है। एल्युमीनियम प्रिज्मीय केस की वेल्डिंग करते समय, एल्युमीनियम केस के ऑक्सीकरण और कमजोर होने को रोकने के लिए ताप प्रभावित क्षेत्र (HAZ) को नियंत्रित किया जाना चाहिए।

 

बेकिंग और निरार्द्रीकरण
बेकिंग कोर से नमी को हटा देती है, इलेक्ट्रोलाइट के साथ स्थिर प्रतिक्रिया सुनिश्चित करने के लिए पीपीएम स्तर पर नमी बनाए रखती है।

 

(II) बैक-अंत प्रक्रिया: पैकेजिंग और तरल भरना

 

तरल भरना
इलेक्ट्रोलाइट इंजेक्शन के बाद, इलेक्ट्रोड को पूरी तरह से भिगोना चाहिए। इंजेक्शन की मात्रा, तापमान और आर्द्रता को नियंत्रित करना महत्वपूर्ण है। अत्यधिक इलेक्ट्रोलाइट भरने से बैटरी का विस्तार हो सकता है या सुरक्षा वाल्व समय से पहले खुल सकता है; अपर्याप्त इलेक्ट्रोलाइट भरने से क्षमता हानि और लिथियम चढ़ाना का खतरा हो सकता है।

 

वेल्डिंग और सीलिंग
कवर प्लेट वेल्डिंग और सीलिंग गठन बैटरी की वायुरोधीता को निर्धारित करता है। स्क्वायर पैक एल्यूमीनियम हाउसिंग या लिथियम सेल एल्यूमीनियम शेल के लिए, पूर्ण सील सुनिश्चित करने के लिए सटीक लेजर वेल्डिंग तकनीक की आवश्यकता होती है।

 

सफ़ाई और फिल्मांकन
इलेक्ट्रोलाइट क्षरण को रोकने के लिए बाहरी आवरण से अवशिष्ट तरल और अशुद्धियाँ हटा दें। बाहरी हीट सिकुड़न फिल्म सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच अलगाव सुनिश्चित करती है, बाहरी शॉर्ट सर्किट को रोकती है और उपस्थिति की गुणवत्ता में सुधार करती है।

 

(III) स्क्रीनिंग और परीक्षण चरण

बैटरी सेल बनने के बाद, फ़ैक्टरी स्थिरता और सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए उन्हें सक्रियण, गठन, उम्र बढ़ने, छंटाई और क्षमता ग्रेडिंग से गुजरना पड़ता है।

 

सक्रियण और गठन
सक्रियण यह सुनिश्चित करता है कि इलेक्ट्रोलाइट पूरी तरह से इलेक्ट्रोड में प्रवेश कर जाए। गठन पहली चार्जिंग प्रक्रिया है, जो एक स्थिर एसईआई फिल्म बनाती है। बैटरी सेल जीवन को बढ़ाने के लिए करंट, वोल्टेज और तापमान मापदंडों को नियंत्रित करना महत्वपूर्ण है।

 

उम्र बढ़ना और छंटाई
उम्र बढ़ने में वोल्टेज ड्रॉप और आंतरिक शॉर्ट सर्किट जोखिमों का पता लगाने के लिए निरंतर तापमान भंडारण शामिल होता है। सॉर्टिंग आंतरिक प्रतिरोध और क्षमता के आधार पर कोशिकाओं को वर्गीकृत करती है, जिससे बाद के मॉड्यूल मिलान के लिए स्थिरता सुनिश्चित होती है।

 

क्षमता और बिनिंग
असेंबली के दौरान LiFePo4 प्रिज़मैटिक बैटरी एल्यूमीनियम कोशिकाओं के प्रदर्शन मिलान को सुनिश्चित करने, सिस्टम ऊर्जा दक्षता और चक्र जीवन में सुधार सुनिश्चित करने के लिए क्षमता ग्रेडिंग द्वारा शिपिंग की जाती है।

 

 

लिथियम आयन बैटरी सेल केस न केवल एक यांत्रिक सुरक्षात्मक परत है, बल्कि इलेक्ट्रोकेमिकल प्रणाली की स्थिरता के लिए एक प्रमुख घटक भी है। 3003-H14 एल्युमीनियम केस, एल्युमीनियम प्रिज्मेटिक केस, या एलएफपी बैटरी एल्युमीनियम केस जैसे एल्युमीनियम मिश्र धातु मामलों का उपयोग करने से थर्मल प्रबंधन और संरचनात्मक ताकत में काफी सुधार होता है।

 

ऊष्मीय चालकता:एल्युमीनियम के मामले स्टील के मामलों की तुलना में अधिक कुशलता से गर्मी को नष्ट करते हैं, जिससे वे उच्च {{0}दर डिस्चार्ज और उच्च {{1} तापमान वाले वातावरण के लिए उपयुक्त हो जाते हैं।

 

हल्का लाभ:एल्युमीनियम बैटरी केसों का घनत्व स्टील केसों की तुलना में केवल एक -तिहाई होता है, जो वाहन के वजन को कम करने में योगदान देता है।

 

संगतता बनाना:प्रिज़्मेटिक सेल एल्यूमीनियम शैल स्टैम्पिंग और स्ट्रेचिंग के दौरान उत्कृष्ट लचीलापन प्रदर्शित करते हैं, जो उन्हें बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त बनाते हैं।

 

संक्षारण प्रतिरोध और सीलिंग:एल्यूमीनियम मिश्र धातु के मामलों को घनी सुरक्षात्मक परत बनाने के लिए एनोडाइज़ किया जा सकता है, जिससे सुरक्षा बढ़ती है।

 

इस प्रकार, कोर निर्माण से लेकर केस निर्माण तक, लिथियम आयन बैटरी पैक के लिए एल्यूमीनियम केस की सटीक विनिर्माण और सतह उपचार गुणवत्ता बैटरी सुरक्षा और स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

 

 

 

लिथियम आयन बैटरी निर्माण एक व्यवस्थित परियोजना है जिसमें सामग्री, इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री, मशीनिंग और स्वचालित नियंत्रण शामिल है। नए ऊर्जा उद्योग के तेजी से विकास के साथ, प्रिज़मैटिक सेल केस और LiFePo4 प्रिज़मैटिक बैटरी एल्युमीनियम सेल की मांग लगातार बढ़ रही है, और एल्यूमीनियम मिश्र धातु केसिंग तकनीक बैटरी प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए एक प्रमुख फोकस बन रही है।

 

विनिर्माण प्रक्रिया को अनुकूलित करके, परिवेश की आर्द्रता को सटीक रूप से नियंत्रित करके, और आवरण और पैकेजिंग मानकों का सख्ती से पालन करके, लिथियम आयन बैटरी पैक के लिए एल्यूमीनियम मामलों की विश्वसनीयता और जीवनकाल में काफी सुधार किया जा सकता है, जिससे नई ऊर्जा ऊर्जा प्रणालियों के लिए सुरक्षित और अधिक कुशल ऊर्जा भंडारण समाधान प्रदान किया जा सकता है।