Стандартный технологический процесс производства полимерных литий-ионных аккумуляторов (LiPo-аккумуляторов).
2026-07-20
Технологический процесс производства полимерных литий-ионных батарей
Этап 1: Подготовка электрода
- Смешивание материалов (приготовление суспензии)
- Положительный электрод: Активный материал (LiCoO₂, NMC, LFP и др.), проводящий агент (технический углерод), связующее (PVDF) и растворитель (NMP) смешиваются до получения однородной суспензии.
- Отрицательный электрод: смешиваются активный материал (графит, кремнийуглерод), проводящий агент, связующее (SBR, CMC) и растворитель (деионизированная вода).
- Покрытие
- Положительная суспензия наносится на алюминиевую фольгу, отрицательная — на медную фольгу. Для достижения равномерной толщины покрытия используется щелевая матрица или машина для переноса покрытия.
- Сушка
- Электроды с покрытием проходят через длинную печь для полного испарения растворителя.
- Каландрирование (валковое прессование)
- Высушенные электроды сжимаются между роликами высокого давления для достижения заданной плотности и пористости, что обеспечивает хорошую адгезию.
- Прорезка и надрезание
- Большие листы электродов разрезаются на более узкие полосы необходимой ширины. Затем вырезаются (надрезаются) положительные и отрицательные контакты для последующей сварки контактов.
Этап 2: Сборка ячейки (пакетная ячейка)6. Сварка контактов
- Металлические контакты (алюминиевые для положительного полюса, никелевые или никелированные медные для отрицательного) привариваются ультразвуком к соответствующим токосъемникам электродов.
- Подготовка сепаратора
- Пористый полимерный сепаратор (например, полипропилен, полиэтилен или сепаратор с покрытием) нарезается по размеру, немного превышающему размер электродов.
- Складывание (Z-образное или ламинирование)
- Электроды и сепараторы располагаются попеременно в точно заданной последовательности: отрицательный электрод → сепаратор → положительный электрод → сепаратор → отрицательный электрод... (для биполярной конструкции). В качестве альтернативы может использоваться метод намотки в виде буквы Z.
- Формирование пакетов
- Пленка из алюминиевого ламинированного пакета формируется (вытягивается глубоко) в карман для размещения сложенных электродных стержней.
- Вставка сердечника и герметизация защелки
- Сложенный электродный сердечник вставляется в сформированный пакет. Верхний и боковые швы (за исключением стороны, куда подается электролит) термически запаиваются, оставляя область контакта герметичной, а одну сторону открытой.
Этап 3: Формирование и отделка
- Вакуумная выпечка
- Герметичные полуфабрикаты подвергаются высокотемпературной термической обработке в вакууме для удаления остаточной влаги (что крайне важно для предотвращения образования HF).
- Наполнение электролитом
- В сухом помещении (точка росы
- Окончательная герметизация (вакуумная герметизация)
- Ячейку помещают в вакуумную камеру для удаления газов и обеспечения проникновения электролита, после чего последнюю сторону герметизируют.
- Увлажнение (пропитывание)
- Заполненные ячейки оставляют на несколько часов или дней при повышенной температуре, чтобы обеспечить полное впитывание электролита во все поры электрода.
- Предварительная зарядка и формирование
- В процессе формирования ячеек происходит начальный заряд низким током (от C/20 до C/10) на формировающем цикле. Это создает слой твердого электролита (SEI) на отрицательном электроде, что имеет решающее значение для стабильности и безопасности.
- В процессе формирования образуются газы (этилен и др.). Мешочек может вздуваться.
- Дегазация и вторичная герметизация
- Заполненная газом ячейка прокалывается в вакуумной камере, внутренний газ откачивается, и область немедленно герметизируется термическим способом (образуя окончательную «герметизацию от дегазации»).
- Старение
- Для стабилизации SEI и обнаружения саморазряда или микрокоротких замыканий элементы питания хранятся при комнатной или повышенной температуре (например, 45°C) в течение нескольких дней.
- Обрезка и визуальный осмотр
- Излишки пленки и клапанов пакета обрезаются до окончательных размеров. Проводится визуальный осмотр на наличие микроотверстий, коррозии или некачественной герметизации.
Этап 4: Тестирование и упаковка
- Классификация (сортировка) вместимости
- Элементы питания проходят один или несколько полных циклов заряда-разряда (например, 1C/1C) на автоматизированном испытательном оборудовании. Регистрируются фактическая емкость, внутреннее сопротивление (ACIR) и напряжение.
- Измерение саморазряда
- Элементы полностью заряжаются и хранятся в течение определенного периода времени (например, 7 дней), после чего измеряется падение напряжения для выявления дефектных элементов.
- Проверка разомкнутой цепи и изоляции
- Проверяются напряжение холостого хода и сопротивление изоляции (между контактами и фольгой пакета).
- Проверка размеров и внешнего вида
- Автоматизированные системы машинного зрения или ручные измерительные приборы проверяют толщину, ширину, длину и выравнивание выступов.
- Упаковка
- Клетки упаковываются в лотки с антистатическим материалом, вакуумно герметизируются с помощью осушителя или помещаются в конечную потребительскую упаковку.
Ключевые вспомогательные процессы (не показаны в основной схеме, но имеют решающее значение)
- Приготовление электролита (Смешивание растворителей и LiPF₆ в сухом помещении/перчаточном боксе)
- Покрытие сепаратора (например, керамическое покрытие для повышения термической стабильности)
- Система управления батареями (BMS) крепление (для многоячеечных батарей)