סוללות ליתיום-יון מארז רך היו בשימוש נרחב במכשירים אלקטרוניים ניידים בשל בטיחותן הגבוהה, צפיפות האנרגיה הגבוהה והעיצוב הגמיש שלהן. תהליך הייצור כולל בעיקר את השלבים הבאים:
1 הכנת חומר
ראשית, יש צורך להכין את חומרי המפתח לייצור סוללות, כולל חומרי אלקטרודה חיוביים (כגון תחמוצת ליתיום קובלט, ליתיום ברזל פוספט ותרכובות ליתיום אחרות), חומרי אלקטרודה שליליים (כגון גרפיט או חומרי פחמן אחרים), מפרידים ( בדרך כלל שכבה דקה של סרט פולימר נקבובי), ואלקטרוליטים. הבחירה של חומרים אלה היא קריטית לביצועים ולבטיחות של סוללות.
2 הכנת אלקטרודה
1. הומוגניות:פזרו חומרים פעילים, חומרים מוליכים, קלסרים וחומרים אחרים באופן שווה בפרופורציה כדי להשיג תרחיץ אחיד ויציב לצמיגות. יציבות הסלרי היא אינדיקטור חשוב להבטחת עקביות הסוללה בתהליך ייצור הסוללה.
2. ציפוי:החל את תרחיץ האלקטרודה החיובית על רדיד האלומיניום ואת תמיסת האלקטרודה השלילית על רדיד הנחושת. תהליך הציפוי דורש שליטה מדויקת על עובי הציפוי וטמפרטורת הייבוש כדי להבטיח את האיכות והעקביות של יריעות האלקטרודות. גם צפיפות משטח הציפוי צריכה להיות בשליטה קפדנית כדי למנוע קיבולת סוללה לא מספקת או בזבוז של מרכיבים.
3. לחיצת גליל:יריעת האלקטרודה המצופה נדחסת על ידי מכונת לחיצה על גליל כדי לשפר את הצפיפות והחוזק שלה.
4. חיתוך וייבוש:חותכים את יריעת האלקטרודה המגולגלת לגודל הרצוי ובצעו טיפול ייבוש להסרת ממסים ולחות מיריעת האלקטרודה.
3 הכנת דיאפרגמה
המפריד הוא מרכיב קריטי בסוללה המאפשר מעבר יוני ליתיום תוך מניעת מעבר אלקטרונים. לבחירה והכנה של מפרידים יש השפעה משמעותית על הבטיחות והביצועים של סוללות. במהלך תהליך ההכנה, יש צורך להבטיח כי לממברנה יש חוזק מכני מספיק ויציבות כימית.
4 חיתוך וערימה של אלקטרודה
ערמו את יריעת האלקטרודה החיובית המיובשת, יריעת האלקטרודה השלילית והמפריד על מנת ליצור את המבנה הבסיסי של תא הסוללה. במהלך תהליך הערימה, נדרשים יישור ומיקום מדויקים כדי להבטיח את השלמות המבנית והביצועים של הסוללה.
5 מכלול סוללות
1. יצירת תאים:תכנן את הממדים החיצוניים של התא בהתאם לדרישות הלקוח והנפק תבניות מתאימות ליצירת סרט האלומיניום-פלסטיק.
2. איטום צד עליון:הנח את תאי הסוללה הפצעים לתוך הבורות המחוררים, ולאחר מכן קפל את סרט האריזה לשניים לאורך מיקום הקו המקווקו לאיטום העליון (איטום אוזני האלקטרודה) ואיטום צד.
3. הזרקה ואיטום מראש:לאחר איטום בצד העליון, בצע בדיקת רנטגן בתאי הסוללה כדי להבטיח את ההקבלה שלהם. לאחר מכן הסר את הלחות מתא הסוללה, הזרקת אלקטרוליט ובצע איטום מראש.
6 טרנספורמציה והפעלה
1. תן לזה לעמוד:אפשר לאלקטרוליט המוזרק לחדור במלואו לאלקטרודה.
2. גיבוש:הפעלת הטעינה הראשונה של סוללה חדשה גורמת לאלקטרוליט להגיב על פני האלקטרודה, וליצור ממשק אלקטרוליט מוצק יציב (SEI). במהלך תהליך היווצרות יופיע גז, ולכן חלק מהיצרנים משתמשים במתקנים כדי ליצור ולסחוט את הגז לתוך שקית הגז.
3. עיצוב מתקן:ממשק האלקטרודה לאחר השינוי טוב יותר, ועיצוב המתקן גם עוזר להבטיח את הצורה והגודל של תא הסוללה.
7 אריזה משנית ועיצוב
1. איטום שני:שאבו את השקית כדי להסיר גז וכמות קטנה של אלקטרוליט, ולאחר מכן בצעו איטום שני. לאחר האיטום, הסר את כרית האוויר ותאי הסוללה נוצרים בעצם.
2. חיתוך קצה וקיפול:חותכים את הקצוות הראשון והשני ברוחב המתאים, ואז קפלו אותם למעלה כדי להבטיח שרוחב תא הסוללה לא חורג מהסטנדרט.
8 בדיקה ומיון
ערכו סדרה של בדיקות בתאי סוללה, כולל קיבולת, התנגדות פנימית, זרם דליפה וכו', כדי להבטיח עמידה בתקני איכות. יחידות סוללה לא מוסמכות יוסרו כדי להבטיח איכות ועקביות של המוצר.
9 אריזה ובדיקה סופית
תאי סוללה מוסמכים נארזים במוצרים סופיים ועוברים בדיקות ביצועים ובטיחות סופיות. תהליך זה כולל בדיקה ויזואלית, בדיקת מתח, בדיקת קיבולת וכו' על מנת לוודא שהמוצר עומד בדרישות הלקוח.
תהליך הייצור של סוללות ליתיום-יון מארז רך כולל מספר שלבים מורכבים ומדויקים, שכל אחד מהם דורש בקרת תהליך מדויקת ובדיקת איכות קפדנית. מאמצים אלה מבטיחים את הביצועים, הבטיחות והאמינות של הסוללה.
תקני האיכות העיקריים עבור סוללות ליתיום-יון מארז רך הם:
1. אריזה ותיוג:אריזת הסוללה צריכה להיות שלמה, לא פגומה, מודפסת בצורה ברורה ומסומנת עם מידע מלא ומדויק על המוצר כגון מותג, דגם, קיבולת, מתח, תאריך ייצור וכו'. האיטום צריך להיות אטום היטב, ללא רווחים או פתחים.
2. שלמות המראה:משטח הסוללה צריך להיות נקי מפגמים כגון שריטות, שקעים, עיוותים, כתמים, כתמי חלודה וכו'. האוזן צריכה להיות שטוחה, ללא כיפוף, שבירה או חמצון. סרט אלומיניום פלסטי, כחומר אריזה מרכזי, צריך להיות נקי מנזקים, קמטים או בועות.
3. קיבולת:ככל שהיחס בין הקיבולת בפועל לקיבולת הנומינלית גבוה יותר, כך ביצועי הקיבולת של הסוללה טובים יותר.
4. התנגדות פנימית:התנגדות פנימית היא אחד המדדים החשובים למדידת ביצועי הסוללה. לסוללות עם התנגדות פנימית נמוכה יש פחות אובדן אנרגיה במהלך טעינה ופריקה, והן יכולות להפיק ולאחסן אנרגיה חשמלית בצורה יעילה יותר.
5. ביצועי טעינה ופריקה:סוללות באיכות גבוהה אמורות להיות מסוגלות להיטען במלואן תוך זמן סביר בתנאי טעינה מוגדרים, ולא אמורות להיות חימום חריג, עישון, נפיחות או תופעות אחרות במהלך תהליך הטעינה. ירידת המתח במהלך הפריקה לא צריכה להיות מהירה מדי, והזרם צריך להיות יציב.
6. חיי מחזור:לאחר מחזורי טעינה ופריקה מרובים, יש לשמור על שימור הקיבולת וירידה בביצועים של הסוללה ברמה מסוימת. לדוגמה, חיי המחזור של תאי הסוללה והסוללות לצרכן צריכים להיות גדולים או שווה ל-800 פעמים ושיעור שימור הקיבולת צריך להיות גדול או שווה ל-80%.
7. בטיחות:הסוללה צריכה להיות בעלת פונקציות בטיחות טובות כגון הגנה מפני טעינת יתר, הגנה מפני פריקת יתר והגנה מפני קצר חשמלי. בסביבות טמפרטורות גבוהות, סוללות אמורות להיות מסוגלות לשמור על יציבות ללא עיוותים, נפיחות או תופעות אחרות.