Процес със сух електрод: Ключът към масовото производство на високо-ефективна твърдо-батерия

Във всички-твърдо-батерии течният електролит е заменен от твърдо{2}}електролитна мембрана. Следователно производственият-процес на предния край изисква подготовката на този твърд електролитен филм в допълнение към традиционните листове положителни и отрицателни електроди. Този процес е критична връзка в производствения процес на батерията, като пряко определя производителността и качеството на крайната клетка. Докато мокрият процес понастоящем доминира в производствените-линии за батерии в твърдо състояние, сухият процес все повече се превръща в основно направление за следващо-поколение на предната-технология за батерии в твърдо състояние, благодарение на своите комбинирани предимства в цената, ефективността на процеса и съвместимостта на материалите.

01. Ключови надстройки в производството на предварително формоване на твърдо-батерии-

Производственият процес за твърдо{0}}батерии се различава фундаментално от този на традиционните течни батерии. Сегментът-за подготовка на предния край на филма е критичната, преходна фаза в процеса на производство на батерии. Този етап директно диктува енергийната плътност на готовата клетка, производителността на скоростта и живота на цикъла. Във всички-твърдо-батерии твърдо-електролитната мембрана замества течния електролит. Следователно подготовката на предния-край трябва да включва не само конвенционалните положителни и отрицателни листове електроди, но също и филма-електролит в твърдо състояние. Тази фундаментална промяна въвежда нови предизвикателства и същевременно предоставя възможности за надграждане на процесите.

02. Технологична трансформация: Преходът от мокър към сух процес

Настоящите процеси за подготовка на предния-край на твърдо{0}}батерии се категоризират основно в два технически начина: мокър и сух. Мокрият процес все още разчита на системата от разтворители на традиционните течни батерии, където електродните или електролитните материали се смесват със свързващо вещество, за да се образува суспензия, покрива се и след това се изсушава до пълно образуване на филм.

Въпреки че този процес е сравнително зрял, той има присъщи недостатъци: той изисква използването на големи количества токсични органични разтворители (като NMP), налага стъпки с висока-енергийна-консумация за сушене и възстановяване на разтворителя и ограничава приложението на някои авангардни-материали, чувствителни към разтворители.

За разлика от това, сухият процес въвежда иновации в производството на електроди, като елиминира използването на разтворители и последващата стъпка на сушене. Сухият процес разчита в по-голяма степен на високо-срязващо сухо смесване и оборудване за фибрилация за постигане на равномерно разпръскване на материала и предварително-оформяне, чрез много-ролково пресоване за директно завършване на образуването на филма.

Основните предимства на технологията за образуване на сух филм са очевидни в три измерения:

• Ефективност на разходите:Чрез пропускане на етапите на нанасяне на покритие, сушене и възстановяване на разтворителя, инвестицията в оборудването е по-ниска, потреблението на енергия е намалено и общите разходи за производство на клетки могат да бъдат намалени с приблизително 18%.

• Подобряване на производителността:Сухият процес ефективно увеличава плътността на уплътняване на активния материал, което води до увеличение на енергийната плътност с около 20%. Полу-твърдо-батерията на SAIC Group, интегрирана в нейния модел MG4, постигна енергийна плътност на системата от 400Wh/kg, поддържайки 12-минутно бързо зареждане за 400 км.

• Съвместимост с околната среда и материалите:Сухият процес елиминира необходимостта от токсични разтворители, решавайки проблемите със замърсяването на околната среда на традиционния мокър процес. Едновременно с това позволява прилагането на по-рентабилни-материали (като катоди на-базирана манган).

03. Технологична матрица: Разнообразни пътища за образуване на сух филм

Образуването на сух филм не е отделен процес, а матрица, обхващаща различни технически пътища. Понастоящем по-представителните технологии за подготовка на сухи електроди включват предимно шест вида:

• Метод на фибрилация:Използва висока сила на срязване за фибрилиране на свързващото вещество, позволявайки му да капсулира плътно активни материали и проводящи агенти, образувайки само-носещ електроден филм. Този процес изисква изключително висока сила на срязване и възможности за контрол на температурата от оборудването.

• Отлагане на сухо пръскане:Използва зареден прах, който се отлага равномерно върху токоприемника под електрическо поле, чрез горещо пресоване, за да се разтопи и фиксира свързващото вещество, образувайки самоподдържащ се филм-.

• Други методи:Отлагане на пари, екструдиране-на горещо стопяване, директно пресоване и 3D печат се прилагат въз основа на различни характеристики на материала и сценарии на приложение.

Тези различни пътища се различават по технически принципи, приложими материали, способност за-оформяне на филм и сложност на оборудването и са подходящи за различни приложения като широко{1}}мащабни, гъвкави електроди, малки-размерни устройства и дебели електродни листове.

Сравнение на основните технически маршрути за образуване на сух филм

Индустрията обикновено счита, че методът на фибрилация на свързващо вещество показва превъзходна стабилност на производителността и възможност за обработка, позиционирайки го като нововъзникващ масов метод.

04. Предизвикателства на индустриализацията: Преодоляване на пропастта от лабораторно към масово производство

Въпреки ясните предимства на образуването на сух филм, мащабирането от лабораторията до масовото производство е изправено пред множество препятствия. Капацитетът и ефективността са от първостепенно значение. Капацитетът и скоростта на сухо покритие все още изостават от традиционните мокри процеси, а равномерността и адхезията по време на широко-форматно пръскане изискват значително подобрение.

Еднородността на покритието и контролът на качеството представляват друго голямо предизвикателство. Не-еднородните сухи покрития на електродите могат да създадат „горещи точки“ в електрода, което води до ускорено влошаване на производителността на батерията и потенциални рискове за безопасността.

Съвместимостта на свързващото вещество и материала също се нуждае от допълнителна оптимизация. От съществено значение е постигането на равномерно разпределение на PTFE фибрилите в сместа, като същевременно се предотвратява увреждането на частиците на активния материал. Освен това, PTFE е нестабилен при ниски потенциали и реагира необратимо с литий, което ограничава приложението му в отрицателни електроди.

Предизвикателствата от страна на оборудването са също толкова сериозни. Сухият процес налага по-високи изисквания към машините-за пресоване на сърцевини. Производителността и производствената ефективност на каландриращата машина като основно оборудване са от основно значение за определяне на жизнеспособността на сухия процес за масово производство.

TOB НОВА ЕНЕРГИЯработи активно за справяне с тези предизвикателства, като се стреми да контролира съдържанието на свързващо вещество в отрицателния електрод до 0,7% и в положителния електрод под 1,5%, за да постигне по-ефективно,-евтино-формиране на филм.

05. Иновации в оборудването: Критичната сила, движеща внедряването на сух процес

Оборудването обикновено е начело на индустриализацията на твърдо{0}}батериите. В областта на образуването на сух филм, иновациите в оборудването са ключовият двигател за технологично внедряване.

• Предно-оборудване за процес:Отчита приблизително 32% от стойността на цялата производствена линия, включително основното оборудване за високо-ефективно смесване, дисперсия на материали, покритие и обработка с високи-срязване.

• Средно{0}}оборудване за процес:Отчита приблизително 45% от стойността на линията, центрирана около високо-ефективна машина за подреждане (25% от стойността на линията) и хоризонтални изостатични преси (13% от стойността на линията), покриващи целия процес от оформяне до уплътняване.

• Задно-оборудване за процес:Отчита приблизително 23% от стойността на линията, включително изчерпателни тестери за сух прах и решения за хоризонтални високо-температурни закрепващи устройства за шкафове с интегрирана-твърда{2}}батерия, постигайки формиране на високо-напрежение и степенуване на капацитет и сглобяване.

06. TOB NEW ENERGY: Предоставяне на всеобхватни решения от лабораторно до масово производство

Обръщане към възможностите за индустриализация и предизвикателствата на технологията за образуване на сух филм,TOB НОВА ЕНЕРГИЯизползва години на техническо натрупване в производството на батерии, за да предложи на клиентите цялостно решение, обхващащо от лабораторията до масовото производство.

Решения за-лабораторни линии за сух електрод

Ние предоставяме пълен набор от персонализирано оборудване и услуги за експериментални линии със сух електрод. Нашите разработениЛабораторна струйна мелницаинтегрира миниатюризация, интелигентност и висока прецизност, подходяща за подготовка на прах от експериментален-клас, необходима за фибрилация на сухи електродни материали от литиева батерия. TheЛабораторна машина за формиране на филм от сух електроде лабораторно оборудване за изследване на сух електрод, което може да се използва за процеса на образуване на прах във филм.

Решения за пилотно-мащабно производство

Ние предлагамеМашини за формиране на филм със сух електродкоито поддържат различни изисквания за производствена линия, включително оборудване за капацитет за масово производство на ниво GWh-. Чрез прецизен контрол на напрежението и регулиране на дебелината можем да постигнем подготовката на листове сухи електроди, тънки като 27 μm или дори по-тънки.

Решения за промишлено масово производство

За нуждите на промишленото масово производство ние предлагаме цялостни решения за производствени линии за сухи електроди. Нашата система обхваща всички процеси, включително контролирано подаване, образуване на филм, изтъняване, смесване на токоотводи и проверка на качеството. Ширината на продукта може да достигне 1000 mm, с диапазон на дебелина от 40-300μm и е съвместим с 2 до 6 сухи електродни листа, работещи паралелно за високоефективно производство.

Нашият технически екип разбира задълбочено всеки аспект от процеса на образуване на сух филм и може да предостави персонализирани решения за оптимизиране на процеса въз основа на специфичните системи от материали на клиента (като графит/силиций-въглеродни отрицателни електроди, троични/LFP положителни електроди и различни-твърди-материали за електроди) и нужди от оборудване. Що се отнася до материалите, ние подкрепяме нашите клиенти с авангардни-материали за батерии, включително специализирани свързващи вещества и модифицирани проводящи агенти, подходящи за сух процес, осигурявайки оптимална съвместимост между материалите и процеса.