Procesul cu electrozi uscati: cheia producției în masă a bateriei cu stare solidă-de înaltă performanță-

În toate bateriile cu stare-solidă-, electrolitul lichid este înlocuit cu o membrană cu electrolit-solid. În consecință, procesul de producție-front-end necesită pregătirea acestui film de electrolit solid în plus față de foile tradiționale de electrozi pozitivi și negativi. Acest proces este o verigă critică în fluxul de lucru de producție a bateriei, determinând direct performanța și calitatea celulei finale. În timp ce procesul umed domină în prezent liniile de producție a bateriilor cu stare solidă-, procesul uscat devine din ce în ce mai mult direcția principală pentru tehnologia frontală- a bateriei cu stare solidă-de generație următoare-, datorită avantajelor sale combinate în ceea ce privește costul, eficiența procesului și compatibilitatea materialelor.

01. Actualizări cheie în producția de pre-formare a bateriei cu stare solidă

Procesul de fabricație al bateriilor cu stare solidă-diferă fundamental de cel al bateriilor lichide tradiționale. Segmentul de pregătire-frontal al filmului este faza critică, de tranziție, în procesul de fabricație a bateriilor. Această etapă dictează în mod direct densitatea de energie a celulei finite, performanța ratei și ciclul de viață. În toate bateriile cu stare-solidă-, membrana cu electrolit-solidă înlocuiește electrolitul lichid. Prin urmare, pregătirea-frontal-end trebuie să includă nu numai foile convenționale cu electrozi pozitivi și negativi, ci și filmul-de electrolit în stare solidă. Această schimbare fundamentală introduce noi provocări și, în același timp, prezintă oportunități de modernizare a proceselor.

02. Transformare tehnologică: Saltul de la procesul umed la procesul uscat

Procesele actuale de pregătire-față-a bateriei cu stare solidă sunt clasificate în principal în două rute tehnice: umedă și uscată. Procesul umed se bazează în continuare pe sistemul de solvenți al bateriilor lichide tradiționale, în care materialele electrozilor sau electroliților sunt amestecate cu un liant pentru a forma o suspensie, acoperite și apoi uscate pentru a completa formarea filmului.

Deși acest proces este relativ matur, are dezavantaje inerente: necesită utilizarea unor cantități mari de solvenți organici toxici (cum ar fi NMP), necesită pași cu consum mare de-energie-pentru uscare și recuperarea solvenților și restricționează aplicarea anumitor materiale-de vârf sensibile la solvenți.

În schimb, procesul uscat inovează fabricarea electrozilor eliminând utilizarea solvenților și etapa de uscare ulterioară. Procesul uscat se bazează mai mult pe echipamente de amestecare uscată cu forfecare mare și fibrilație pentru a obține dispersia și pre{2}}formarea uniformă a materialului, prin presare cu mai multe rulouri pentru a finaliza direct formarea filmului.

Avantajele de bază ale tehnologiei de formare a peliculei uscate sunt evidente în trei dimensiuni:

• Eficiența costurilor:Omitând etapele de acoperire, uscare și recuperare a solvenților, investiția în echipamente este mai mică, consumul de energie este redus și costurile totale de fabricație a celulelor pot fi reduse cu aproximativ 18%.

• Creșterea performanței:Procesul uscat crește efectiv densitatea de compactare a materialului activ, ducând la o creștere a densității energetice de aproximativ 20%. Bateria semi-solid{- a Grupului SAIC, integrată în modelul său MG4, a atins o densitate de energie a sistemului de 400Wh/kg, suportând o încărcare rapidă de 12 minute pentru 400 km.

• Compatibilitate cu mediul și materiale:Procesul uscat elimină nevoia de solvenți toxici, rezolvând problemele de poluare a mediului ale procesului umed tradițional. În același timp, permite aplicarea unor materiale mai rentabile-(cum ar fi catozii pe bază de-mangan).

03. Matricea tehnologiei: căi diversificate pentru formarea filmului uscat

Formarea peliculei uscate nu este un proces unic, ci o matrice care cuprinde diferite rute tehnice. În prezent, tehnologiile mai reprezentative de preparare a electrodului uscat includ în principal șase tipuri:

• Metoda de fibrilație:Utilizează o forță de forfecare mare pentru a fibrila liantul, permițându-i acestuia să încapsuleze strâns materialele active și agenții conductori, formând o peliculă de electrod cu auto{0}}suport. Acest proces necesită forță de forfecare extrem de mare și capacități de control al temperaturii din partea echipamentului.

• Depunere uscată prin pulverizare:Utilizează pulbere încărcată, care este depusă uniform pe colectorul de curent sub un câmp electric, prin presare la cald pentru a se topi și a fixa liantul, formând o peliculă auto-suportabilă.

• Alte metode:Depunerea de vapori, extrudarea prin topire la cald-, presarea directă și imprimarea 3D sunt aplicate pe baza diferitelor caracteristici ale materialelor și scenarii de aplicare.

Aceste căi diferite variază în ceea ce privește principiile tehnice, materialele aplicabile, capacitatea de-formare a peliculei și complexitatea echipamentului și sunt potrivite pentru diferite aplicații, cum ar fi electrozi flexibili, la scară mare-, dispozitive de dimensiuni mici-și foi groase de electrozi.

Comparația rutelor tehnice majore de formare a filmului uscat

Industria consideră, în general, că metoda de fibrilare a liantului prezintă o stabilitate de performanță superioară și o procesabilitate superioară, poziționând-o drept calea principală emergentă.

04. Provocări ale industrializării: Reducerea decalajului de la laborator la producția de masă

În ciuda avantajelor clare ale formării peliculei uscate, trecerea de la laborator la producția de masă se confruntă cu numeroase obstacole. Capacitatea și eficiența sunt preocupări primordiale. Capacitatea și viteza de acoperire uscată sunt încă în urmă față de procesele umede tradiționale, iar uniformitatea și performanța de aderență în timpul pulverizării cu format mare- necesită îmbunătățiri semnificative.

Uniformitatea acoperirii și controlul calității reprezintă o altă provocare majoră. Acoperirile ne-uniforme ale electrodului uscat pot crea „puncte fierbinți” în interiorul electrodului, ceea ce duce la degradarea accelerată a performanței bateriei și la riscuri potențiale de siguranță.

Compatibilitatea liantului și a materialelor necesită, de asemenea, o optimizare suplimentară. Este esențială obținerea unei distribuții uniforme a fibrilelor de PTFE în amestec, prevenind în același timp deteriorarea particulelor de material activ. În plus, PTFE este instabil la potențiale scăzute și reacționează ireversibil cu litiul, ceea ce limitează aplicarea acestuia în electrozii negativi.

Provocările din partea echipamentelor sunt la fel de severe. Procesul uscat impune cerințe mai mari pentru mașinile de presat cu role-miez. Performanța și eficiența producției ale mașinii de calendar, ca echipament de bază, sunt esențiale pentru a determina viabilitatea procesului uscat pentru producția de masă.

TOB ENERGIE NOUĂlucrează activ pentru a aborda aceste provocări, urmărind să controleze conținutul de lianți din electrodul negativ la 0,7% și cel pozitiv sub 1,5% pentru a obține performanțe mai eficiente,-cost redus-de formare a peliculei.

05. Inovarea echipamentelor: forța critică care conduce la implementarea procesului uscat

De obicei, echipamentele sunt vârful de lance a industrializării bateriilor-solide. În domeniul formării peliculei uscate, inovarea echipamentelor este motorul cheie pentru implementarea tehnologică.

• Echipamente frontale de proces-:Reprezintă aproximativ 32% din valoarea întregii linii de producție, inclusiv echipamentele de bază pentru amestecarea cu eficiență-înaltă, dispersia materialului, acoperirea și tratamentul cu forfecare-înaltă.

• Echipamente de proces-de sfârșit:Reprezintă aproximativ 45% din valoarea liniei, centrată pe mașina de stivuire cu eficiență ridicată-(25% din valoarea liniei) și prese izostatice orizontale (13% din valoarea liniei), acoperind întregul proces de la modelare până la densificare.

• Echipamente de procesare-back-end:Reprezintă aproximativ 23% din valoarea liniei, inclusiv testere cuprinzătoare pentru pulbere uscată și soluții orizontale de-temperatură înaltă pentru dulapuri integrate cu baterii cu stare solidă-, realizând formarea de-tensiuni înalte și gradarea și asamblarea capacității.

06. TOB NEW ENERGY: Furnizarea de soluții complete de la laborator până la producția de masă

Abordarea oportunităților de industrializare și provocărilor tehnologiei de formare a peliculei uscate,TOB ENERGIE NOUĂfolosește ani de acumulare tehnică în fabricarea bateriilor pentru a oferi clienților o soluție completă, de la laborator până la producția de masă.

Soluții pentru liniile de electrozi uscati-de laborator

Oferim o suită completă de echipamente și servicii personalizate pentru liniile experimentale cu electrozi uscati. Dezvoltat de noiLaborator Jet Millintegrează miniaturizare, inteligență și precizie ridicată, potrivite pentru prepararea prafului de calitate experimentală{0}}necesară pentru fibrilarea materialelor electrozilor uscati din bateriile cu litiu. TheMasina de formare a filmului cu electrozi uscati de laboratoreste un echipament de cercetare cu electrozi uscati de laborator care poate fi folosit pentru procesul de formare a pulberii la film.

Soluții pentru producția pilot-la scară

OferimMașini de formare a filmului cu electrozi uscaticare acceptă diferite cerințe ale liniilor de producție, inclusiv echipamente pentru capacitatea de producție în masă la nivel de GWh-. Prin controlul precis al tensiunii și reglarea grosimii, putem realiza pregătirea de foi de electrozi uscate la fel de subțiri ca 27μm sau chiar mai subțiri.

Soluții pentru producția industrială de masă

Pentru nevoile de producție industrială în masă, oferim soluții complete pentru linii de producție de electrozi uscati. Sistemul nostru acoperă toate procesele, inclusiv alimentarea controlabilă, formarea peliculei, subțierea, amestecarea colectorului de curent și inspecția calității. Lățimea produsului poate ajunge la 1000 mm, cu o gamă de grosimi de 40-300μm și este compatibil cu 2 până la 6 foi de electrozi uscate care funcționează în paralel pentru o producție de înaltă eficiență.

Echipa noastră tehnică înțelege în profunzime fiecare aspect al procesului de formare a peliculei uscate și poate oferi soluții personalizate de optimizare a procesului bazate pe sistemele de materiale specifice ale clientului (cum ar fi electrozi negativi cu carbon-grafit/siliciu, electrozi pozitivi ternari/LFP și diverse materiale pentru electrozi cu stare solidă-solidă-) și nevoile de echipamente. În ceea ce privește materialele, sprijinim clienții noștri cu materiale de ultimă oră-baterii, inclusiv lianți specializați și agenți conductivi modificați adecvati procesului uscat, asigurând o compatibilitate optimă între materiale și proces.