Comme mentionné précédemment, le processus de fabrication d'une batterie lithium-ion se divise généralement en trois étapes : la phase initiale (fabrication des électrodes), la phase intermédiaire (synthèse des cellules) et la phase finale (formation et conditionnement). Nous avons précédemment présenté la phase initiale, et cet article se concentrera sur la phase intermédiaire.
L'étape intermédiaire de la fabrication des batteries au lithium est l'assemblage, dont l'objectif est de terminer la fabrication des cellules. Plus précisément, cette étape intermédiaire consiste à assembler de manière ordonnée les électrodes (positives et négatives) obtenues lors du processus précédent avec le séparateur et l'électrolyte.
En raison des différentes structures de stockage d'énergie des différents types de batteries au lithium, notamment les batteries à coque en aluminium prismatique, les batteries cylindriques et les batteries à poche, les batteries à lames, etc., il existe des différences évidentes dans leur processus technique au stade intermédiaire.
Le processus intermédiaire de la batterie à coque en aluminium prismatique et de la batterie cylindrique est l'enroulement, l'injection d'électrolyte et l'emballage.
Le processus intermédiaire de la batterie en sachet et de la batterie à lame est l'empilage, l'injection d'électrolyte et l'emballage.
La principale différence entre les deux réside dans le processus d’enroulement et d’empilage.
Enroulement
Le processus d'enroulement de la cellule consiste à enrouler la cathode, l'anode et le séparateur ensemble dans une bobineuse, puis à séparer la cathode et l'anode adjacentes par un séparateur. Dans le sens longitudinal de la cellule, le séparateur dépasse l'anode, et l'anode dépasse la cathode, afin d'éviter tout court-circuit dû au contact entre la cathode et l'anode. Après l'enroulement, la cellule est fixée avec du ruban adhésif pour éviter sa désintégration. Elle passe ensuite à l'étape suivante.
Dans ce processus, il est important de s’assurer qu’il n’y a aucun contact physique entre les électrodes positive et négative, et que l’électrode négative peut recouvrir complètement l’électrode positive dans les directions horizontale et verticale.
En raison des caractéristiques du processus d'enroulement, il ne peut être utilisé que pour fabriquer des batteries au lithium de forme régulière.
Empilage
En revanche, le procédé d'empilement consiste à empiler les électrodes positive et négative ainsi que le séparateur pour former une cellule empilée, qui peut être utilisée pour fabriquer des batteries au lithium de formes régulières ou anormales. Il offre une plus grande flexibilité.
L'empilement est généralement un processus dans lequel les électrodes positives et négatives et le séparateur sont empilés couche par couche dans l'ordre électrode positive-séparateur-électrode négative pour former une cellule d'empilement avec le collecteur de courantcomme les onglets. Les méthodes d'empilage vont de l'empilage direct, dans lequel le séparateur est coupé, au pliage en Z dans lequel le séparateur n'est pas coupé et est empilé en forme de Z.
Lors du processus d'empilement, la même feuille d'électrode ne se plie pas et le bobinage élimine le problème de « coin en C ». L'espace dans les coins de la coque interne est ainsi pleinement exploité et la capacité volumique est supérieure. Comparées aux batteries au lithium bobinées, les batteries au lithium empilées présentent des avantages évidents en termes de densité énergétique, de sécurité et de performances de décharge.
Le procédé de bobinage bénéficie d'un développement relativement long, d'une maturité, d'un faible coût et d'un rendement élevé. Cependant, avec le développement des véhicules à énergie nouvelle, le procédé d'empilage est devenu une valeur montante, offrant un rendement élevé, une structure stable, une faible résistance interne, une longue durée de vie et d'autres avantages.
Qu'il s'agisse d'enroulement ou d'empilage, les deux procédés présentent des avantages et des inconvénients évidents. L'empilage de batteries nécessite plusieurs coupes d'électrode, ce qui entraîne une section transversale plus longue que la structure d'enroulement et augmente le risque de bavures. Quant à l'enroulement de batteries, ses angles gaspillent de l'espace, et une tension et une déformation inégales de l'enroulement peuvent entraîner des manques d'homogénéité.
Par conséquent, un examen radiographique ultérieur devient extrêmement important.
examen aux rayons X
La batterie à enroulement et à pile finie doit être testée pour vérifier si sa structure interne est conforme au processus de production, comme l'alignement des cellules à enroulement ou à pile, la structure interne des languettes et le surplomb des électrodes positives et négatives, etc., afin de contrôler la qualité des produits et d'empêcher le flux de cellules non qualifiées dans les processus ultérieurs ;
Pour les tests aux rayons X, Dacheng Precision a lancé une série d'équipements d'inspection par imagerie aux rayons X :
Machine d'inspection de batterie CT hors ligne à rayons X
Machine d'inspection de batteries par tomodensitométrie hors ligne à rayons X : imagerie 3D. La vue en coupe permet de détecter directement le surplomb de la cellule dans le sens de la longueur et de la largeur. Les résultats de la détection ne sont pas affectés par le chanfrein ou la courbure de l'électrode, la languette ou le bord céramique de la cathode.
Machine d'inspection de batteries à enroulement en ligne par rayons X
Machine d'inspection de batteries bobinées par rayons X en ligne : cet équipement est relié au convoyeur en amont pour la collecte automatique des cellules. Celles-ci sont introduites dans l'équipement pour un test de cycle interne. Les cellules NG sont prélevées automatiquement. Un maximum de 65 couches de bagues intérieures et extérieures sont entièrement inspectées.
Machine d'inspection de batteries cylindriques en ligne à rayons X
L'équipement émet des rayons X via une source et pénètre la batterie. Le système d'imagerie reçoit les images et prend des photos. Il traite les images grâce à un logiciel et des algorithmes développés en interne, puis mesure et détermine automatiquement si les produits sont conformes et identifie les produits défectueux. L'appareil peut être connecté à la ligne de production en amont et en aval.
Machine d'inspection de piles de piles en ligne à rayons X
L'équipement est connecté à la ligne de transmission en amont. Il peut prélever automatiquement les cellules et les placer dans l'équipement pour la détection en boucle interne. Il peut trier automatiquement les cellules NG, et les cellules OK sont automatiquement placées sur la ligne de transmission et dans l'équipement en aval pour une détection entièrement automatique.
Machine d'inspection numérique de batteries en ligne à rayons X
L'équipement est connecté à la ligne de transmission en amont. Il peut prélever automatiquement ou manuellement les cellules, puis les insérer dans l'équipement pour la détection en boucle interne. Il peut trier automatiquement les batteries NG ; les batteries OK retirées sont automatiquement placées dans la ligne de transmission ou la plaque, puis envoyées à l'équipement en aval pour une détection entièrement automatique.
Date de publication : 13 septembre 2023
