Tecnologie di impilamento delle batterie agli ioni di litio

La tecnologia di impilamento delle batterie agli ioni di litio è un processo fondamentale nella produzione di celle, con un impatto diretto su prestazioni, sicurezza ed efficienza produttiva. In TOB NEW ENERGY, siamo specializzati nella fornitura di soluzioni chiavi in mano per linee di produzione di batterie e di attrezzature all'avanguardia, studiate appositamente per ottimizzare questi processi avanzati. Attualmente, quattro principali tecnologie di impilamento dominano il settore: piegatura a Z, integrazione con taglio e impilamento, impilamento con laminazione termica e impilamento e piegatura (metodo proprietario di LG). Mentre la piegatura a Z e l'integrazione con taglio e impilamento (essenzialmente un tipo di Z migliorato) sono ampiamente adottate in Cina, la laminazione termica offre velocità e qualità superiori con una maggiore complessità. A livello internazionale, LG Energy Solution utilizza il metodo altamente efficiente e brevettato "Stack & Folding".

Tabella: Confronto delle principali tecnologie di impilamento (Stack & Folding è un brevetto LG)

Analisi dettagliata delle tecnologie di impilamento delle batterie agli ioni di litio

Tecnologia di piegatura a Z

• Il metodo più comune prevede un tavolo mobile che sposta il separatore avanti e indietro (a forma di Z) tra le piattaforme, impilando alternativamente fogli di anodi e catodi. Sebbene consolidato, questo metodo presenta delle sfide intrinseche:
• Deformazione del separatore: il movimento oscillante crea una tensione asimmetrica, che provoca allungamenti e deformazioni incoerenti e modifiche nella porosità, nelle dimensioni dei pori e nell'area superficiale, compromettendo in definitiva la qualità delle cellule. Esplora le nostre soluzioni personalizzate per apparecchiature a batteria progettato per mitigare tali sfide di processo.
• Efficienza limitata: la necessità di ruotare il separatore per ogni posizionamento degli elettrodi limita la velocità. Le velocità tipiche sono 0,5 s/pezzo/stazione. Per una cella a 30 strati, ciò significa 15 secondi per cella, ovvero solo 4 celle al minuto (4 PPM). Questo collo di bottiglia ostacola la produzione di grandi volumi.

Tecnologia di integrazione Cut & Stack

• Un'evoluzione della piegatura a Z, che integra fustellatura/taglio laser, piegatura a Z e saldatura/pressatura a linguetta in un'unica macchina, diventando una tendenza chiave del settore grazie alla maggiore resa e velocità.
• Resa migliorata: la combinazione dei processi riduce al minimo la manipolazione e il trasferimento degli elettrodi tra le stazioni, riducendo significativamente i rischi come danni, sbavature, piegature delle linguette e inceppamenti durante il prelievo e il posizionamento dalle cassette. Scopri il nostro soluzioni integrate per linee pilota di batterie che sfruttano questa tecnologia efficiente.
• Maggiore velocità: elettrodi e separatore vengono alimentati e piegati simultaneamente. Una volta raggiunto il numero di pezzi impostato, il separatore viene tagliato, le linguette saldate e la pila pressata. Leader come Hangke (Hefei) raggiungono fino a 800 ppm (0,075 s/pezzo), mentre Hymson segnala 0,15 s/pezzo (3 stazioni).

Tecnologia di impilamento della laminazione termica

• Questo processo avanzato alimenta simultaneamente il rullo catodico, il rullo anodico e il separatore rivestito di adesivo. Gli elettrodi vengono tagliati in linea. La striscia combinata entra in un sistema di riscaldamento, viene sottoposta a laminazione termica e calandratura, tagliata in singole unità ("Bi-celle") e impilate meccanicamente. La pila viene infine pressata a caldo.
• Vantaggi principali: l'alimentazione continua e unidirezionale garantisce tensione e velocità stabili, eliminando i problemi di deformazione del separatore riscontrati nella piegatura a Z. Ciò si traduce in una planarità superiore dello stack, proprietà del separatore costanti (resistenza meccanica, porosità) e interfacce elettrodo-separatore ottimali, con conseguenti celle di qualità superiore, in particolare per applicazioni di grande formato e ad alta densità energetica. Sebbene tecnicamente complesso (che richiede laminazione, taglio preciso e pone sfide per il successivo riempimento dell'elettrolita), il suo approccio integrato (che combina formatura, impilamento e pressatura) è efficiente in termini di spazio e altamente produttivo. Per applicazioni all'avanguardia come batterie allo stato solido O tecnologia degli elettrodi a secco , sono fondamentali soluzioni di impilamento robuste.

Tecnologia Stack & Folding (brevetto LG)

• Sviluppato da LG Energy Solution (attrezzature di MANZ), questo metodo proprietario prevede il taglio degli elettrodi, il loro posizionamento su un separatore tramite tavoli rotanti/mandrini a vuoto e la successiva piegatura/arrotolamento del gruppo per intercalare gli elettrodi. LG utilizza il suo sistema proprietario SRS (Safety Reinforced Separator), un separatore rivestito in ceramica e trattato termicamente che migliora la resistenza meccanica e la sicurezza prevenendo cortocircuiti interni. Sebbene altamente efficiente, questa tecnologia è protetta da brevetti LG e non è disponibile in commercio per altri produttori. materiali avanzati per batterie come separatori specializzati? TOB NEW ENERGY fornisce una soluzione completa supporto materiale batteria .

Tendenze future nella tecnologia di impilamento delle batterie agli ioni di litio

La tecnologia di impilamento continua a evolversi rapidamente:

• Ascesa dell'integrazione Cut & Stack: poiché il metodo di piegatura a Z dominante a livello nazionale presenta limiti di resa e velocità, l'integrazione Cut & Stack sta diventando la scelta preferita in Cina. Il suo design integrato aumenta significativamente resa ed efficienza.
• Attenzione costante alla velocità: superare lo storico divario di efficienza rispetto all'avvolgimento è fondamentale. I principali produttori cinesi di apparecchiature sono fortemente concentrati sull'aumento della velocità di impilamento (PPM) per rendere l'impilamento competitivo per la produzione di massa in più applicazioni. Raggiungere questo obiettivo è fondamentale per una più ampia adozione rispetto all'avvolgimento.

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Comprendere le sfumature delle tecnologie di impilamento è fondamentale per scegliere il processo più adatto alle prestazioni, alla sicurezza e agli obiettivi di produzione della batteria. TOB NEW E ENERGIA offre competenze e soluzioni senza pari:

• Attrezzature di impilamento su misura: forniamo macchine per l'impilamento di batterie personalizzate (tipo Z, taglio e impilamento, laminazione termica) progettati per le vostre specifiche esigenze di ricerca e sviluppo, produzione pilota o di massa.
• Linee di produzione end-to-end: dalle fabbriche su scala di laboratorio a quelle su scala GWh, forniamo linee di produzione di batterie complete e chiavi in mano, che incorporano la tecnologia di impilamento ottimale per la vostra applicazione.
• Fornitura di materiali avanzati: fornisci pellicole separatorie ad alte prestazioni, materiali per elettrodi e adesivi essenziali per processi di impilamento avanzati tramite il nostro ampio portafoglio di materiali per batterie.
• Supporto tecnico all'avanguardia: sfrutta la nostra profonda competenza nelle tecnologie delle batterie di nuova generazione (stato solido, ioni di sodio, Li-S) per ottimizzare il processo di impilamento e la progettazione complessiva delle celle.

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