リチウム電池の製造プロセス。リチウムイオン電池装置

In today's energy field, lithium batteries occupy an important position with their excellent performance. From the 21700 lithium-ion batteries used in Tesla electric vehicles that we are familiar with to the power sources in various electronic devices, lithium batteries are everywhere. So, how are these high-performance lithium batteries actually manufactured? Let's explore the mysterious journey of lithium battery manufacturing together.（Lithium - Ion Battery Equipment）

Lithium batteries are mainly divided into two categories: lithium metal batteries and lithium-ion batteries. Among them, lithium-ion batteries are rechargeable and do not contain metallic lithium. Below, we will use pictures and texts to explain in detail the 21 production processes of lithium batteries.

1. 負極スラリー混合 負極スラリーの混合は、リチウム電池製造における重要なリンクの1つです。このプロセスでは、負極活物質、導電剤、バインダーなどの成分を混合し、混練することで均一なペーストを形成します。混合スラリーを処理する必要があります。例えば、超音波脱気や真空脱気などの方法を使用して、気泡や不純物を除去し、スラリーの充満性、安定性、加工性を向上させます。

Advantages and highlights: Through accurate mixing ratio and kneading process, ensure the uniformity of negative electrode materials and lay the foundation for subsequent battery performance. Ultrasonic degassing and vacuum degassing can efficiently remove tiny bubbles in the slurry, making the negative electrode paste more compact and improving the charge and discharge efficiency and cycle life of the battery.

 

2. 正極スラリー混合 正極スラリーの混合も非常に重要です。正極活物質、導電剤、バインダーなどの添加剤を均一なスラリーに混合し、コーティングやプレス加工などの後工程の基礎を築きます。正極スラリー混合プロセスの利点は、正極材料が各コンポーネントと完全に混合され、バッテリーの性能と安定性を向上させることができることです。スラリー比とプロセスパラメータを正確に制御することにより、安定した性能と信頼性の高い品質の正極材料を調製できます。

Advantages and highlights: The carefully selected combination of positive electrode active materials and additives makes the positive electrode slurry have high energy density and good electrochemical performance. The strictly controlled slurry mixing process ensures the uniform distribution of materials, reduces local performance differences, and improves the overall consistency and reliability of the battery.

 

3. コーティング コーティング技術とは、基材上に接着剤などの液体をコーティングし、オーブンで乾燥または硬化させた後、特殊な機能性フィルム層を形成するプロセスです。産業、人々の生活、電子機器、オプトエレクトロニクスなど、多くの業界で広く使用されています。その利点には、高速かつ連続的なコーティング操作を実現できる高効率が含まれます。均一性、精密な制御システムを通じて均一なコーティング厚さを確保します。柔軟性があり、さまざまな基材やコーティング材料に適しています。環境保護、低公害で低エネルギー消費の機器とプロセスを使用。

Advantages and highlights: Advanced coating equipment can quickly and accurately coat the slurry on the substrate, greatly improving production efficiency. The high-precision control system ensures that the coating thickness error is within a very small range, ensuring the stability of battery performance. According to different battery types and requirements, suitable substrates and coating materials can be selected to meet diverse market needs. At the same time, the environmentally friendly coating process reduces the impact on the environment.

 

4. ローリング ローラープレスは、アノードとカソードの材料をより小さな粒子に分解するか、複数の薄いシートをしっかりと固定して、タイトな正と負の電極構造を形成します。これは、メインシャフト、砥石、供給装置、トランスミッションシステム、および制御システムで構成されています。作業中、リチウム電池の材料が供給ポートに送られ、主軸が砥石車を駆動して回転させ、材料を2つの砥石の間に挟み込み、必要な形状とサイズに圧縮します。その技術的特性は、高効率、均一性、柔軟性、環境保護に反映されています。

Advantages and highlights: The efficient rolling process can quickly process a large amount of materials and improve production efficiency. The uniform pressure distribution makes the positive and negative electrode materials closer, increasing the energy density and cycle life of the battery. Flexibility enables the equipment to adapt to materials of different thicknesses and specifications to meet the requirements of different battery designs. In terms of environmental protection, a low-noise and low-energy-consumption design is adopted to reduce the burden on the environment.

 

5. スリット スリットは、バッテリー製造において重要な役割を果たします。コーティングされたワイドフィルムを縦方向に複数のピースにスリットし、それらを一定の幅仕様の上下のシングルロールに巻き付けて、その後のバッテリー組み立てに備えます。

Advantages and highlights: High-precision slitting equipment can ensure that the width of the pole pieces is uniform, reducing errors in the assembly process. The fast slitting speed improves production efficiency and meets the needs of large-scale production. The slitted pole pieces have neat edges, which is beneficial to improve the safety and performance stability of the battery.

 

6. ポールピースベーキング ポールピースベーキングは、ポールピースの安定性と信頼性を向上させるために、ポールピース内の水分と揮発性有機化合物を除去することを目的としています。ベーキングプロセスには、機器のチェックと予熱、ポールピースの前処理を含む準備段階が含まれます。ベーキングステージは、設定された時間と温度に従って実行されます。また、ポールピースを熱損傷から保護し、その性能を安定させる冷却ステージ。

Advantages and highlights: Strictly controlled baking temperature and time can effectively remove moisture and impurities in the pole piece, improve the purity and conductivity of the pole piece. The fine treatment in the preheating and cooling stages ensures the stability of the pole piece during the baking process and reduces deformation and damage caused by temperature changes. The baked pole piece has better performance and prolongs the service life of the battery.

 

7. 巻き 巻き取りにより、正極、負極、セパレーター、その他のコンポーネントがしっかりと巻き取られ、バッテリーセルが形成されます。正確な巻線制御により、バッテリー内の材料を均一に分散させ、効率と安全性を向上させることができます。巻線速度、張力、アライメントなどの主要なパラメータは、バッテリーの性能と品質に重要な影響を与えます。

Advantages and highlights: Advanced winding equipment can achieve high-precision winding control, ensure the tight fit between the positive and negative electrodes and the separator, reduce internal voids, and improve the energy density of the battery. Reasonably adjusting the winding speed and tension can not only ensure production efficiency but also avoid excessive stretching or loosening of materials and improve the performance stability of the battery. Good alignment makes the current distribution inside the battery more uniform and reduces the risk of local overheating and damage.

 

8. ケーシング挿入 ケーシングの挿入プロセスは、バッテリー製造における重要なリンクです。バッテリーセルをバッテリーケースに入れると、バッテリーセルを保護し、安全性と性能の安定性を確保できます。このプロセスには、バッテリーセルの組み立て、バッテリーケースの組み立て、シーラントの塗布、バッテリーセルの配置、バッテリーケースの閉鎖、溶接の固定が含まれます。

Advantages and highlights: The carefully designed battery case can effectively protect the battery cell from the influence of the external environment and improve the safety of the battery. The application of sealant ensures the tightness of the battery and prevents moisture and impurities from entering, prolonging the service life of the battery. The precise assembly process and welding fixation ensure the firmness of the battery structure and improve the impact resistance and vibration resistance of the battery.

 

9. スポット溶接 バッテリースポット溶接プロセスでは、バッテリーコンポーネントの電極材料を導電性ストリップに溶接します。抵抗加熱の原理を使用して、瞬間的な高温加熱により溶接材料が溶融し、はんだ接合部接続が形成されます。プロセスフローには、準備作業、溶接パラメータの設定、バッテリー部品の取り付け、溶接の実施、溶接品質の検査、再加工または研削の実行が含まれます。スポット溶接プロセスは、継続的に最適化され、開発されています。たとえば、ロボット溶接技術を導入して効率を向上させたり、パラメータを最適化して品質と安定性を向上させたりします。

Advantages and highlights: The spot welding process can achieve fast and reliable connections and ensure good conductivity between the electrode and the conductive strip. Accurately set welding parameters can control the welding temperature and time to avoid excessive damage to battery materials. The application of robot welding technology improves the precision and efficiency of welding and reduces human errors. Strict welding quality inspection ensures the quality of each solder joint and improves the overall performance and reliability of the battery.

 

10. ベーキング バッテリーのベーキングプロセスにより、バッテリーの内外の水分が除去され、安定性と信頼性が向上します。また、溶接循環にも役立ち、バッテリーの経年劣化プロセスをシミュレートします。具体的なプロセスには、温度設定、加熱と予熱、安定したベーキング、冷却とシャットダウン、および検査と検証が含まれます。

Advantages and highlights: Reasonable temperature setting and baking time can thoroughly remove moisture in the battery, reduce the humidity inside the battery, and improve the insulation performance and stability of the battery. The baking process helps the welding points fully solidify and improves the welding quality. Simulating the battery aging process can detect potential problems in advance and ensure the reliability of the battery during use. The cooling and inspection verification steps ensure that the performance of the battery after baking meets the requirements.

 

11. 液体注入 電池製造では、液体電解液の注入量や注入時間を制御し、注入口から電解液を電池に注入します。目的は、正極シートと負極シート間のリチウムイオンの可逆循環を確保するためにイオンチャネルを形成することです。プロセスフローには、前処理、液体注入、配置、検出が含まれます。

Advantages and highlights: Precise control of the injection amount and speed can ensure the uniform distribution of the electrolyte inside the battery and form a good ion channel. The pretreatment process removes impurities and residual electrolyte inside the battery and improves the quality of liquid injection. Reasonable control of the placement time allows the electrolyte to fully penetrate into the battery interior and improve the performance of the battery. Strict detection ensures that the liquid injection quality meets the requirements and guarantees the reliability of the battery.

 

12. キャップの溶接 溶接キャッププロセスは、バッテリーキャップをバッテリーに固定して、バッテリーの内部を損傷から保護し、正極と負極の安全な絶縁を確保します。技術の発展に伴い、溶接装置と技術は継続的に最適化され、コストを削減し、性能を向上させています。

Advantages and highlights: High-quality battery caps can effectively protect the internal structure of the battery and prevent external factors from causing damage to the battery. Advanced welding equipment and technology ensure a firm connection between the cap and the battery and improve the sealing and safety of the battery. The optimized process reduces production costs while improving the performance and reliability of the battery.

 

13. 清掃 バッテリー製造のクリーニングは、バッテリー表面の汚れ、不純物、残留物を取り除き、バッテリーの性能と寿命を向上させます。洗浄方法には、浸漬法、スプレー法、超音波洗浄法があります。

Advantages and highlights: The immersion method can fully soak battery components and remove stubborn dirt on the surface. The spraying method can quickly wash off surface impurities and improve cleaning efficiency. The ultrasonic cleaning method uses the vibration of ultrasonic waves to penetrate into the fine pores of battery components and thoroughly remove dirt and residues. The combination of multiple cleaning methods ensures the cleanliness of the battery and improves the performance and reliability of the battery.

 

14. ドライストレージ ドライストレージは、バッテリーの乾燥した湿気のない内部環境を保証します。湿気はバッテリーの性能と寿命に影響を及ぼし、さらには安全事故の原因にもなります。環境要件には、20〜30°Cの温度制御、30〜50%の湿度制御が含まれ、空気質の粒子濃度は100,000粒子/立方メートルを超えてろ過されるべきではありません。真空乾燥とオーブン乾燥の2つの方法が採用されています。

Advantages and highlights: Strictly controlled temperature and humidity conditions can effectively prevent the battery from getting damp and keep the battery's performance stable. A low particle concentration environment reduces pollution to the battery and improves the quality of the battery. The two methods of vacuum drying and oven drying can be selected according to different battery types and requirements to ensure the drying effect and improve production efficiency.

 

15. アライメントの検出 バッテリーのアライメントとは、内部コンポーネントの相対的な位置と角度の精度を指し、バッテリーの物理的構造、電気化学的性能、および安全性に関連しています。検出プロセスには、準備段階、テストするバッテリーの位置決め、画像の取得、画像処理、エッジ検出、アライメントの計算、アライメントの決定、および結果の記録が含まれます。バッテリーの種類やアプリケーションシナリオが異なれば、アライメント要件も異なります。たとえば、リチウム電池の両面アライメントは通常0.02mm以内です。

Advantages and highlights: High-precision detection equipment and methods can accurately measure the alignment of battery internal components and ensure the stability of the battery's physical structure. Good alignment can improve the electrochemical performance of the battery and reduce the risk of internal short circuits. Strict alignment standards ensure the quality and safety of the battery and meet the needs of different application scenarios.

 

16. ケースコーディング ケースコーディングは、製品のトレーサビリティと識別可能性を確保するために、製品のバッチ番号、バーコード、QRコードなどの変数情報をバッテリーケースにマークします。コーディング要件には、正確な内容、正確な位置、明確な品質、適切なインク接着性、乾燥時間が含まれます。

Advantages and highlights: Clear and accurate coding content facilitates product traceability and management and improves the controllability of the production process. The precise coding position ensures the aesthetics and readability of the coding information. High-quality coding effects ensure the recognition rate of barcodes and QR codes, facilitating the circulation and sales of products. Appropriate ink adhesion and drying time ensure the durability of the coding and are not easy to wear and fall off.

 

17. 形成 形成は、活性化とも呼ばれ、バッテリー製造における重要なプロセスです。充電および放電方法により、バッテリー内の電気化学的に活性な物質が活性化されて安定した固体電解質界面フィルム(SEIフィルム)を形成し、バッテリーの高性能で安全な動作を保証します。これには、最初の充電中にSEI膜を形成する、効率を向上させるためのステップ電流による充電、性能をテストするための放電と再充電などの手順が含まれます。

Advantages and highlights: The first charge in the formation process can effectively activate the active substances inside the battery and form a stable SEI film, improving the storage performance, cycle life, rate performance and safety of the battery. The stepped current charging method not only improves production efficiency but also ensures the uniformity and stability of the SEI film. The process of discharging and recharging can further test the performance of the battery and ensure that the quality of the battery meets the requirements.

 

18. OCV測定 OCVは、開回路状態のバッテリーの正極と負極の間の電位差であり、バッテリーの内部電気化学的状態を反映し、充電状態、容量、健康状態と密接に関連しています。測定原理は、外部負荷を切断し、バッテリーの内部化学反応が平衡に達するのを待ってから、開回路電圧を測定することです。方法には、静的試験法、迅速試験法、充放電サイクル試験法が含まれます。

Advantages and highlights: Accurate OCV measurement can provide an important basis for battery performance evaluation, life prediction and fault detection. The static test method is simple and easy to implement and can accurately reflect the real state of the battery. The rapid test method can shorten the test time and improve production efficiency. The charge-discharge cycle test method can more comprehensively evaluate the performance and stability of the battery and provide strong support for battery quality control.

 

19. 常温保存 常温保存は、バッテリーの性能と品質の安定性を確保するためのリンクです。短期保管の場合、温度は-20°Cから35°Cに制御され、湿度は65±20%RHです。長期保管の場合、温度は10°C〜25°C、湿度は同じで、電気の50%〜70%を充電する必要があり、定期的な充電と放電が必要です。保管環境は、乾燥していて、腐食性ガスがなく、換気がよく、水源、火源、高温から離れている必要があります。

Advantages and highlights: Reasonable temperature and humidity control can keep the battery's performance stable and prolong the service life of the battery. Charging an appropriate amount of electricity and regular charge and discharge can prevent irreversible capacity loss caused by excessive self-discharge of the battery. A good storage environment can avoid the battery being affected by external factors and ensure the safety and reliability of the battery.

 

20. 容量のグレーディング バッテリー容量のグレーディングとは、バッテリーを容量と性能によって分類し、スクリーニングすることです。データを記録するための充電と放電を通じて、各バッテリーの容量や内部抵抗などのデータを取得し、品質グレードを決定します。目的には、品質スクリーニング、容量マッチング、電圧バランス、安全性の確保、効率の向上が含まれます。

Advantages and highlights: The capacity grading process can accurately screen out batteries with inconsistent quality and ensure that every battery that reaches consumers is a high-quality product that has been strictly tested. Capacity matching can improve the effect of multi-battery combination use and improve overall performance. Voltage balancing can guarantee the performance and lifespan of lithium battery packs. Through capacity grading, abnormalities in the production process can be found to avoid potential safety hazards and improve the charge and discharge efficiency of the battery.

 

21. 最終プロセス 完成品の外観検査、コーディング、スキャン二次検査、包装、倉庫保管。リチウム電池の製造プロセスは複雑で細心の注意を払っています。すべてのプロセスは、バッテリーの性能と品質に関連しています。原材料の調合から最終製品の検査まで、すべてのリンクには技術の力と職人の精神が込められています。

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Dust Removal Machine for Thousand-Grade Chip Manufacturing
This equipment adopts an online dust cleaning method. Through pulsed high-speed and high-pressure injection airflow to generate pressure bulging and micro-vibration to achieve the purpose of dust removal, and it repeats and circulates continuously. The dust removal machine for thousand-grade chip manufacturing provides a clean, safe, and stable environment for the production of lithium batteries by controlling dust, and plays an important supporting role in improving the quality, performance, and production efficiency of lithium batteries.