리튬 배터리 생산 공정에 대한 완전한 매뉴얼

리튬 배터리 생산 공정에 대한 완전한 매뉴얼

이온전지는 양극, 음극, 분리막, 전해액, 집전체 및 바인더, 도전제 등이 포함된 복합 시스템이다. 여기에 수반되는 반응에는 양극과 음극의 전기화학적 반응, 리튬이온과 전자 전도, 열확산 등이 있다. 리튬 배터리의 생산 공정은 비교적 길며 50개 이상의 공정이 필요합니다.

리튬 배터리는 형태에 따라 원통형 배터리, 각형 배터리, 소프트팩 배터리로 나눌 수 있으며 생산 공정에 따라 일정한 차이가 있습니다. 그러나 전체적으로 리튬전지 제조공정은 전공정(전극제조), 중간공정(셀합성), 후공정(형성 및 패키징)으로 나눌 수 있다. 리튬 이온 배터리의 높은 안전 성능 요구 사항으로 인해 배터리 제조 공정에서 리튬 이온 장비의 정확성, 안정성 및 자동화 수준에 대한 요구 사항이 매우 높습니다.

리튬전지 장비는 양극재, 음극재, 분리막재, 전해액 등의 원자재를 순차적인 공정으로 제조하는 공정 장비입니다. 리튬 배터리 장비는 리튬 배터리의 성능과 비용에 큰 영향을 미치며 결정 요인 중 하나입니다. 다양한 프로세스 흐름에 따라 리튬 배터리 장비는 프런트 엔드 장비, 중간 단계 장비 및 백엔드 장비로 나눌 수 있습니다. 리튬배터리 생산라인에서는 전단, 중단, 후단 장비의 가치가 약 4:3:3을 차지한다.

이전 공정의 생산 목표는 (양극 및 음극) 전극판 제조를 완료하는 것입니다. 이전 단계의 주요 공정에는 혼합, 코팅, 압연, 슬리팅, 슬라이싱 및 다이커팅이 포함됩니다. 관련 장비에는 주로 믹서, 코팅기, 롤러 프레스, 슬리팅 머신, 슬라이싱 머신, 다이 커팅 머신 등이 포함됩니다.

슬러리 혼합(사용장비:진공믹서)은 양극과 음극 전고체 재료를 균일하게 혼합한 후 용매를 첨가하여 교반하여 슬러리로 만드는 것입니다. 슬러리 혼합은 이전 공정의 시작점이자 후속 코팅, 압연 및 기타 공정을 완료하기 위한 기초입니다.

코팅(사용장비 : 코팅기)은 교반된 슬러리를 금속박 위에 균일하게 코팅하고 건조시켜 양극판과 음극판을 만드는 것입니다. 이전 공정의 핵심 고리로서 코팅 공정의 실행 품질은 완성된 배터리의 일관성, 안전성, 수명에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 코팅기는 이전 공정에서 가장 귀중한 장비입니다.

롤러 프레싱(사용 장비: 롤러 프레스)은 코팅된 전극을 더욱 압축하여 전지의 에너지 밀도를 높이는 것입니다. 압연된 전극의 평탄도는 이후의 슬리팅 공정의 가공효과에 직접적인 영향을 미치며, 전극 내 활물질의 균일성 역시 간접적으로 전지셀의 성능에 영향을 미친다.

분할(사용 장비: 슬리팅 머신)은 넓은 폴 피스 코일을 필요한 너비의 여러 개의 좁은 조각으로 연속적으로 슬리팅하는 프로세스입니다. 절단 중 전극판의 파단 실패는 전단 작용에 의해 발생하며, 절단 후 모서리의 매끄러움(버 또는 버클링 없음)은 슬리팅 머신의 성능을 평가하는 핵심입니다.

생산(사용 장비: 생산 기계)에는 절단된 전극 조각의 전극 귀 용접, 보호 테이프 적용, 접착제로 전극 귀 감싸기 또는 레이저 절단을 사용하여 후속 권선 공정에 사용할 수 있는 전극 귀 형성이 포함됩니다. 다이커팅(사용장비 : 다이커팅기)은 후속 공정을 위해 코팅된 극판을 펀칭하고 성형하는 공정입니다.

중간 공정의 생산 목표는 배터리 셀 제조를 완료하는 것이다. 다양한 유형의 리튬 배터리의 중간 공정의 기술 로드맵과 생산 라인 장비에는 차이가 있습니다. 중간 공정의 핵심은 조립 공정, 특히 이전 공정에서 제작된 (양극 및 음극) 전극판과 격막 및 전해액을 순서대로 조립하는 공정입니다. 정사각형(롤), 원통형(롤) 및 유연(층형) 배터리의 에너지 저장 구조가 다르기 때문에 중간 공정에서 다양한 유형의 리튬 배터리의 기술 로드맵과 생산 라인 장비에 뚜렷한 차이가 있습니다. 구체적으로 각형 및 원통형 배터리 중기의 주요 공정은 권취, 액주입, 포장 등이다. 관련 장비에는 주로 와인딩 기계, 액체 주입 기계, 포장 장비(쉘 삽입 기계, 홈 롤링 기계, 밀봉 기계, 용접 기계) 등이 포함됩니다. 소프트팩 배터리 중간 단계의 주요 공정에는 라미네이션, 액주입, 포장이 포함되며 관련 장비로는 주로 라미네이션 기계, 액주입기, 포장 장비 등이 포함됩니다.

와인딩(사용장비:와인딩머신)은 생산 공정이나 와인딩 다이 커팅 머신에서 생산된 극판을 리튬이온 배터리 셀에 권취하는 공정으로, 주로 각형 및 원형 리튬이온 배터리 제조에 사용됩니다. 권취기는 정사각형 권취기와 원통형 권취기의 두 가지 범주로 나눌 수 있으며 각각 정사각형 및 원통형 리튬 배터리 생산에 사용됩니다. 원통형 권선에 비해 사각형 권선 공정은 장력 제어에 대한 요구 사항이 높기 때문에 사각형 권선기의 기술적 난이도가 더 높습니다.

라미네이션(사용장비: 라미네이팅 머신)은 다이커팅 공정에서 생산된 개별 전극판을 리튬이온 배터리 셀에 적층하는 공정으로 주로 소프트팩 배터리 생산에 사용됩니다. 정사각형 및 원통형 셀에 비해 소프트 팩 셀은 에너지 밀도, 안전성 및 방전 성능에서 상당한 이점을 가지고 있습니다. 그러나 라미네이팅 기계로 단일 스태킹 작업을 완료하려면 병렬 및 복잡한 메커니즘 협업의 여러 하위 프로세스가 필요하며 스태킹 효율성을 향상하려면 복잡한 동적 제어 문제를 해결해야 합니다. 와인딩 머신의 속도는 와인딩 효율과 직접적인 관련이 있으며, 효율성을 향상시키는 방법은 비교적 간단합니다. 현재 적층형 세포와 상처형 세포 사이에는 생산 효율과 수율에 차이가 있다.

액체주입기(사용장비:액체주입기)는 전지의 전해질을 셀 내부에 정량적으로 주입하기 위해 사용된다.

셀 포장(쉘 삽입 기계, 홈 롤링 기계, 밀봉 기계, 용접 기계와 같은 장비 사용)에는 코일 코어를 셀 쉘에 배치하는 작업이 포함됩니다.

공정 후반 단계의 생산 목표는 포장재로의 전환을 완료하는 것입니다. 중간 단계에서는 리튬 전지 셀의 기능적 구조가 형성되었으며, 후자 단계의 의의는 이를 활성화하고 테스트, 분류 및 조립을 거쳐 안전하고 안정적인 리튬 전지 제품을 형성하는 것입니다. 공정 후기의 주요 공정에는 형성, 분리, 테스트, 분류 등이 포함됩니다. 관련 장비에는 주로 충전 및 방전 모터, 테스트 장비 등이 포함됩니다.

형성(충방전 모터 사용)은 첫 번째 충전을 통해 배터리 셀을 활성화하는 과정으로, 이 과정에서 음극 표면에 효과적인 보호막(SEI 필름)이 생성되어 리튬 배터리의 "초기화"가 달성됩니다. 용량분할(사용기기:충방전 모터)은 '용량 분석'이라고도 하며, 변환된 배터리 셀을 설계 기준에 따라 충방전하여 배터리 셀의 정전 용량을 측정하는 과정을 말합니다. 배터리 셀의 충방전 과정은 화성 및 용량 분리 과정을 거치므로 충방전 모터는 가장 많이 사용되는 후면 코어 장비입니다. 충방전 모터의 최소 작동 단위는 '채널'이다. "유닛"(BOX)은 여러 개의 "채널"로 구성되며, 여러 개의 "유닛"이 결합되어 충방전 모터를 구성합니다.

테스트(사용장비: 테스트 장비)는 충전, 방전, 휴지 전후에 실시해야 합니다. 분류란 감지 결과를 바탕으로 일정한 기준에 따라 구성, 구분된 배터리를 분류, 선택하는 것을 말합니다. 감지 및 분류 프로세스의 중요성은 부적격 제품을 제거하는 것뿐만 아니라 리튬 이온 배터리의 실제 적용에서 셀이 병렬 또는 직렬로 결합되는 경우가 많기 때문입니다. 따라서 유사한 성능을 가진 셀을 선택하면 배터리의 전체 성능을 최적화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

리튬배터리 생산은 리튬배터리 생산설비와 분리될 수 없습니다. 배터리 자체에 사용되는 재료 외에도 제조 공정과 생산 장비는 배터리 성능을 결정하는 중요한 요소입니다. 초기에 중국의 리튬 배터리 장비는 주로 수입에 의존했습니다. 수년간의 급속한 발전을 거쳐 중국 리튬 배터리 장비 회사는 기술, 효율성, 안정성 및 기타 측면에서 점차 일본 및 한국 장비 회사를 능가했으며 비용 효율성, 판매 후 유지 관리 및 기타 측면에서 우위를 점하고 있습니다. 현재 국내 리튬 배터리 장비 기업 클러스터가 형성되어 중국의 고급 장비가 국제 시장에 진출하는 명함이 되었습니다. 리튬 배터리 리더의 수직적 제휴와 해외 진출을 통해 리튬 배터리 장비는 다운스트림 확장의 혜택을 누리고 급속한 성장 기회의 새로운 시대를 열었습니다.