リチウムイオン電池の生産ライン

リチウムイオン電池の技術は、再生可能なエネルギー源の効果的な使用を可能にする定置型店舗ソリューションを提供するために飛躍する技術であるとすでに予測されています。

リチウム電池技術は、家電製品や電力機器などの低電力アプリケーションにすでに利用されています。

綿密な研究と進歩の結果、技術は段階的に開発され、信頼性が高く安全なリチウム電池がハイブリッド電気自動車や電気自動車に搭載され、風車や太陽電池に接続される可能性があります。

リチウムイオン電池生産ライン設備

リチウムイオン電池の生産ラインで使用される機器または材料は次のとおりです。

・カソード材料

注目すべきカソード材料は次のもので構成されています。

・リチウム金属酸化物

・かんらん石

・酸化バナジウムおよび;

・充電式酸化リチウム。

ただし、ニッケルとコバルトを含む11、12層の酸化物は、実際にはリチウム電池で最も研究されている材料です。これは、高電圧範囲でバランスが向上していることを示しているためです。

しかし、コバルトは当然有限の利用可能性を持っており、それは有毒です。したがって、それは大量生産にとって大きな障害です。マンガンの場合、それは増加した熱閾値と良好な速度能力を備えた低コストの代替品を提供しますが、それは有限のサイクリング習慣を持っています。

その後、ニッケル、マンガン、コバルトの組み合わせが頻繁に利用され、理想的な特性を混合し、あらゆる形態の欠点を軽減します。

酸化バナジウムに関しては、それは巨大な容量と理想的な動力学を持っています。しかし、リチウムの抽出と挿入の結果として、この材料はアモルファスになる傾向があり、これがサイクル挙動を制限します。

・アノード材料

ここでの資料は次のもので構成されています。

・金属間化合物またはおそらくシリコン。11

・グラファイト

・リチウム合金材料

・リチウム等

ここでは、リチウムが直接使用される材料と見なされることがよくありますが、サイクル動作や樹枝状成長の問題が明らかになり、短絡が発生します。また、炭素質アノードは、その低コストとすぐに利用できるため、最も使用されているアノード材料です。

しかし、リチウムの電荷密度3862mAh / gと比較すると、理論容量は372mAh / gではかなり劣っています。

容量を増やすために、さまざまな新しいグラファイトやカーボンナノチューブを使用する努力がなされてきましたが、問題は処理コストが高いことです。

一方、シリコンの容量は約4199mAhと非常に高く、Si5Li22組成に相当します。

・電解質

安全で長持ちするバッテリーは、リチウムの移動性を高めながら、既存のすべての電圧と高温に積極的に耐えることができ、長い貯蔵寿命を実現できる大きな電解質に値します。

利用可能な電解質の種類は次のとおりです。

・ポリマー

・液体

・固体電解質など。

リチウム電池の電解質の分解と高発熱副反応は、熱暴走として知られる影響を与える可能性があります。

これにより、電解質の選択には、電気化学的性能と可燃性性能の間のトレードオフが伴う場合があります。

電解液には、内蔵のサーマルシャットダウンメカニズムと、バッテリーパックとモジュールに結合された追加の外部の絶妙な熱管理システムを備えたセパレーターがあります。

また、イオン液体は熱バランスのために検討されています。しかし、それらには、アノードからのリチウムの溶解を含むコア障害があります。

イオン伝導性ポリマーでもあるポリマー電解質があります。それらはセラミックナノ粒子との複合材料で混合されることがあり、その結果、導電率が増加し、極端な高電圧に対する耐性が得られます。

固体電解質の場合、それらはリチウムイオンセラミックガラスと導電性結晶です。それらは、固体中のリチウム移動度が低温で著しく低下するという事実のために、非常に貧弱な低温性能を明らかにしている。

・セパレーター

バッテリーセパレーターは、実際には2つの電極を互いに物理的に分離し、短絡に関連する問題を回避します。

したがって、液体電解質の場合、セパレーターは通常電解質に浸されて1か所にとどまる発泡材料です。

したがって、それは電子絶縁体の役割を引き受けると同時に、最小の電解質抵抗、高い機械的バランス、および増加した電気化学的に周囲の劣化に対する化学的耐性を有する必要がある。

さらに、セパレータには、サーマルシャットダウンと呼ばれる安全機能が備わっていることがよくあります。温度が上昇すると、機械的バランスを失うことなくリチウムの輸送を停止するために、細孔を溶かすか閉じます。

リチウムイオン電池の生産ラインプロセス

一般的に、バッテリーの放電は、電流コレクターを介してアノードからカソードへのリチウムイオン拡散に厳密に基づいています。移動メカニズムは、主に拡散のプロセスに基づいています。

プロセスには以下が含まれます。リチウムをアノードの上部に供給し、電解質に移行して拡散し、カソードに移行して拡散します。

拡散は、実際には、電流の充放電の増加と温度性能の低下の最も制限的な要因であることに注意してください。

さらに、インターカレーション解除およびインターカレーションプロセスは、アクティブな電極材料の体積変換を発生させます。

リチウム電池セルの製造方法は、活性のある材料粉末のペーストから形成される電解質、溶剤、バインダー、添加剤で構成され、コーティング機に固定されて最近のコレクターフォイル全体に広げられます。

これらのコレクタフォイルには、カソード領域用のアルミニウムとアノード領域用の銅が含まれます。

次に、コンポーネントはセパレーター-アノードとセパレーター-カソードのスタックに積み重ねられ、円筒形のセルに巻かれ、円筒形のケースに挿入され、導電性タブが溶接されます。

次に、セルは電解液で満たされ、電解液はセパレーターをセットしてそれを浸し、電極も濡らさなければなりません。浸漬と湿潤のプロセスは最も遅い段階であり、生産ラインの速度を決定する要因でもあります。

その後、必要な他のすべての取引、絶縁体、および安全装置も迅速に取り付けられ、接続されます。セルは初めて充電され、同様にテストされます。

リチウムイオン電池自動生産ライン

一般に、リチウム電池技術の安全性は、耐用年数が十分ではなく、非常に高価であるため、依然として大きな懸念事項です。バッテリーは、以下からなる大規模な生産ラインで製造されています。

・電極形成

・スタッキング

・検査

・パッケージング、および;

・出荷プロセス

バッテリーは、最適化、材料開発、および処理の分野で必要です。

まとめると

リチウム電池の化学的性質が、電気化学的展望、エネルギー密度、理論的容量の結果として、エネルギー用途の増加や文房具や輸送貯蔵などの高出力のための電気エネルギー貯蔵の理想的な代替手段を提供することは間違いありません。