Cás-Staidéar: Líne Phíolótach Pouch Cell 100Ah do Shaotharlanna agus Institiúidí Taighde na hOllscoile

Údar: PhD. Dany Huang
POF & Ceannaire T&F, TOB New Energy

PhD. Dany Huang

Ceannaire GM / T&F · POF TOB New Energy

Innealtóir Sinsearach Náisiúnta
Aireagóir · Ailtire Córais Déantúsaíochta Ceallraí · Ard-Saineolaí ar Theicneolaíocht Battery

Déan teagmháil leis an Dr Huang

Is minic a dhéantar achoimre ar an dícheangal bunúsach idir taighde acadúil ceallraí agus tráchtálú tionsclaíoch i méadrach amháin: Aimpéar-uair an chloig (Ah). Le blianta fada anuas, tá saotharlanna ollscoile ag brath ar mhona-chill CR2032 (go hiondúil 0.002 Ah) nó cealla beaga pouch ciseal singil (0.1 go 1 Ah) chun ábhair chatóide núíosacha, anóidí carbóin sileacain, agus leictrilítí stáit soladacha a bhailíochtú. Mar sin féin, nuair a chuireann taighdeoirí acadúla na sonraí mona-chealla seo i láthair do OEManna feithicleacha nó do mhonaróirí sraithe a haon, is ionann an freagra beagnach go huilíoch: "Taispeáin na sonraí dúinn i gcill mhórfhormáide."

Tá fisic na cille pouch grád 100Ah Feithicle Leictreach (EV) difriúil go hiomlán ó chill boinn. Ní féidir an diomailt teirmeach, an strus meicniúil le linn leathnú toirtmhéadrach, giniúint an gháis le linn an timthrialla foirmithe, agus an dáileadh leictreon thar bhailitheoirí srutha ollmhóra a shamhaltú go cruinn ag an scála milliampere. Chun an "Gleann Báis" seo a thrasnú, tá na hollscoileanna is airde i gcomhpháirtíocht le soláthraithe réitigh ceallraí aon-stad chun a gcuid meán féin a thógáil go-línte píolótacha mórscála.

Soláthraíonn an cás-staidéar seo treoirphlean innealtóireachta dian chun Líne Píolótach Pouch Cell 100Ah a dhearadh, a sholáthar agus a shuiteáil laistigh d'infrastruchtúr ollscoile. Scrúdóimid na pointí trasdula criticiúla, ó reoleolaíocht sciodair ar scála go dtí na héilimh mhóra a bhaineann le táthú ultrasonaic ilchiseal.

Éabhlóid Stairiúil: Ó Réitigh Láimhe go Beachtas Uathoibrithe

Chun tuiscint a fháil ar an áit a bhfuilimid ag dul in 2026, ní mór dúinn trajectory na teicneolaíochta brataithe a thuiscint. Bhí taighde ceallraí luath ag brath ar "Tape Casting," próiseas a fuarthas ar iasacht ón tionscal criadóireachta. Ba é an Doctor Blade an éabhlóid nádúrtha a bhí ar an mbarra simplí, docht seo a rinne leibhéal sciodair. D'oibrigh sé go maith do na cadhnraí LCO luath (Lithium Cóbalt Ocsaíd) áit a raibh riachtanais dlús fuinnimh measartha.

Mar sin féin, de réir mar a chuaigh an tionscal i dtreo cealla ardchumhachta agus ard-acmhainne, tháinig teorainneacha na gcóras "féin-mhéadraithe" chun solais. Rinne tabhairt isteach sciath Slot Die, teicneolaíocht arna scagadh sna tionscail scannán grianghrafadóireachta agus ard-pháipéir, an tsaoráid déantúsaíochta ceallraí a réabhlóidiú. D'aistrigh sé an tionscal ó phróiseas "éighníomhach", inar tharraing an scragall an sreabhach, go próiseas "gníomhach", áit a n-ordaíonn an trealamh iompar an tsreabháin. AgTOB FUINNEAMH NUA, tá doiciméadaithe againn gur féidir leis an athrú seo amháin feabhas a chur ar chomhsheasmhacht na gceall go dtí os cionn 40% i dtimpeallacht píolótach.

I. Infreastruchtúr Saoráide: An Réamhriachtanas do Chealla-Ardchumais

Sula n-ordaítear píosa amháin de threalamh déantúsaíochta ceallraí, ní mór don ollscoil aghaidh a thabhairt ar an áis. Tá méid ollmhór ábhar an-imoibríoch i gcill 100Ah. Ní riachtanas tithíochta amháin atá sa bhonneagar; is athróg gníomhach é i bhfeidhmíocht leictriceimiceach na cille.

1. Innealtóireacht Seomra Tirim Ultra

Is é an Seomra Tirim an bonneagar is costasaí agus is ríthábhachtach le haghaidh líne píolótach ceallraí. I saotharlann mona-chealla, is leor bosca lámhainní líonta argón. Le haghaidh líne chillín pouch 100Ah a bhaineann-go-bratú rolla, cruachta uathoibrithe, agus líonadh leictrilít leachta, tá siúlóid-i seomra tirim éigeantach.

I gcás gnáth-cheimice ian litiam (NMC/Graphite), caithfidh an seomra tirim drúchtphointe de -40 céim Celsius (thart ar 127 ppm uisce) a choinneáil. Mar sin féin, má tá sé i gceist ag an ollscoil taighde a dhéanamh ar an gcéad ghlúin eile de Sulfíde Soladach{{6}Stáit leictrilítí nó anóidí litiam-miotail, titeann an riachtanas go -60 céim Celsius (níos lú ná 10 ppm). Chun é seo a bhaint amach teastaíonn Dí-humidifiers Dríodair Rothlach ollmhór. Ní mór don innealtóireacht HVAC cuntas a thabhairt ar an teas folaigh a ghineann na hoigheann folús-thriomú téite agus an taise a astaíonn na taighdeoirí féin (go hiondúil 100 go 150 gram uisce in aghaidh an duine, in aghaidh na huaire).

2. Luchtú Urlár agus Leithlisiú Chreathadh

Is minic nach ndéantar foirgnimh ollscoile, go háirithe bloic eolaíochta níos sine, a rátáil maidir le luchtú urláir tionsclaíoch. Is féidir le sciath dísle sliotán sliotáin a rolladh go dtí an rolladh in éineacht le-meaisín féilire leanúnach ardbhrú roinnt tonna a mheá agus ualaí ollmhóra a chur i bhfeidhm. Ina theannta sin, gineann meaisíní calendering agus meascthóir pláinéadach creathadh ísealmhinicíochta a d’fhéadfadh cur isteach ar mhicreascóip leictreoin ardtaifigh (TEM/SEM) in aice láimhe. AgTOB FUINNEAMH NUA, oibríonn ár bhfoireann pleanála saoráide le hailtirí ollscoile chun pillíní leithlisithe creathadh saincheaptha a dhearadh agus chun strus dinimiciúil urláir a ríomh roimh sheachadadh trealaimh.

3. NMP Aisghabháil Tuaslagóirí agus Bainistíocht Sceite

Úsáideann an próiseas brataithe N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP) mar thuaslagóir don sciodar catóide. Tá NMP tocsaineach agus rialaithe go docht ag caighdeáin sláinte agus sábháilteachta comhshaoil ​​(EHS). Éilíonn líne píolótach 100Ah Córas Aisghabhála NMP comhtháite atá ceangailte le sceite an chóta. Úsáideann an córas seo comhdhlúthú uisce fuaraithe nó asaithe rótar zeolite chun an gal NMP a ghabháil sula sroicheann sé sceith lárnach na hollscoile, ag cinntiú go gcomhlíontar dlíthe comhshaoil ​​áitiúla.

II. Tosaigh-Próiseáil Deiridh: Scálú an Sciodair agus an Leictreoid

Chun aon chillín pouch 100Ah amháin a tháirgeadh, teastaíonn thart ar 3 go 4 méadar cearnach de leictreoid dhá thaobh{{{}}bhrataithe uait. Tá 40 méadar cearnach de dhíth ar bhaisc chaighdeánach de 10 gcill. Ní féidir leat a mheascadh a thuilleadh in eascra nó cóta le lann ríomhaire boise.

1. Meascán lomadh Ard-ag an Scála 50-Lítear

Athraíonn an t-aistriú ó mheascóir saotharlainne 1-lítear go dtí meascthóir dé-phláinéad 50-lítear an dinimic sreabhach go bunúsach. I mbaisceanna móra, is é rialú teochta an príomhdhúshlán. Gineann fórsaí lomadh ard teas logánta dian, rud a d'fhéadfadh criostalú a dhéanamh ar an gceanglóir PVDF nó an tuaslagóir a ghalú roimh am.

Tá na meascthóirí 50L a sholáthraímid do línte píolótacha ollscoile feistithe le seaicéid fuaraithe uisce dé-chiseal agus braiteoirí teochta ilphointe PT100. Ina theannta sin, tá sé ríthábhachtach díghású i bhfolús le linn na céime deiridh den mheascadh. Aistreofar go bpoll bioráin aon mhicrea-bhoilgíní atá gafa i mbaisc 50-lítear le linn an phróisis brataithe, rud a chruthóidh fás tubaisteach dendrite litiam i gcill 100Ah.

2. CumhdachagusFéilirele haghaidh Dlús Fuinnimh

Mar a pléadh inár n-anailís roimhe seo ar theicneolaíocht dísle sliotán, ní-bhfuil sciath méadraithe réamh-idirbheartaithe ag an scála seo. Maidir le cealla 100Ah, déantar an mais lódála áirúil a bhrú chuig a theorainneacha (go minic níos mó ná 20 milleagram in aghaidh an ceintiméadar cearnach d'fheidhmchláir ardfhuinnimh).

Nuair a bheidh sé brataithe agus triomaithe, ní mór an leictreoid a dhlúthú ag baint úsáide as preas rolla hiodrálach. Teastaíonn na céadta tonna brú líneach chun leictreoid 300mm ar leithead a fhálú. Mura bhfuil an brú go hiomlán aonfhoirmeach ar fud na rollóirí, beidh an scragall wrinkle nó "camber." Déanaimid ár n-innill phíolótacha féilire a threalmhú le teicneolaíocht "Roll Lúbthachta" agus téamh ionduchtúcháin chun an ceanglóra a mhaolú, rud a ligeann do ard-dlúis dhlúthú (m.sh., 3.6 g/cm3 do chatóidí NMC) gan na cáithníní ábhar gníomhacha a bhrú.

III. Próiseáil Lárnach-Deiridh: Ailtireacht an Phúca

Is cleachtadh i bhfíorchruinneas meicniúil é cóimeáil cille pouch. Ní aonad leictriceimiceach amháin é ceall 100Ah; is nasc comhthreomhar é de suas le 80 nó 100 sraith aonair de chatóid, deighilteoir, agus anóid.

1. Z-Cruacháilvs.Foirceannadh

Cé go n-úsáideann cealla sorcóireacha foirceannadh, bíonn cealla pouch formáid mhóra ag brath go mór ar Z-Cruachtáil. I meaisín cruachta Z-, filltear stiall leanúnach deighilteoir anonn is anall i bpatrún "Z", agus cuirtear leatháin scoite de chatóid ghearrtha agus anóid isteach sna fillteacha.

Tá an lamháltas innealtóireachta anseo unforgiving. Caithfidh an anóid a bheith beagán níos mó ná an catóide (an "Overhang") chun plating litiam a chosc ar na himill le linn muirearú tapa. Má dhéanann an mheicníocht cruachta leathán catóide aonair a chur amú faoi 0.5 milliméadar ionas go síneann sé thar an anóid, is guais dóiteáin í an chill 100Ah ar fad. Úsáideann ár n-ardmheaisíní cruachta píolótach ilchórais fís ceamara CCD chun ailíniú lúb dúnta a cheartú ar an eitilt, ag cinntiú céimseata foirfe forhang do gach ciseal.

2. Fisic na nIlchisealTáthú Ultrasonach

Nuair a bheidh an chill cruachta, ní mór na 80 sraithe de scragall alúmanaim (ó na catóidí) a tháthú chuig cluaisín alúmanaim, agus ní mór na 80 sraithe de scragall copair (ó na anóidí) a tháthú chuig cluaisín nicil nó copar.

Ní féidir é seo a dhéanamh le táthú léasair mar ní dhéanfaidh na scragaill tanaí vaporize go simplí. Ina áit sin, úsáidimid trealamh táthú ultrasonaic. Úsáideann an próiseas seo creathadh fuaimiúla ardmhinicíochta (go hiondúil 20 kHz go 40 kHz) a chuirtear faoi bhrú chun táthú staid soladach a chruthú.

Teastaíonn ollchumhacht-go minic 3000 go 4500 Watts chun 80 ciseal a tháthú do chill 100Ah. Is é an dúshlán "treá weld." Má tá an fuinneamh ró-íseal, ní bheidh na sraitheanna bun bannaí (is cúis le friotaíocht inmheánach ard). Má tá an fuinneamh ró-ard, beidh an sonotrode (an uirlis creathadh) cuimilt trí na sraitheanna barr. AgTOB FUINNEAMH NUA, soláthraímid dearaí adharca sonotrode saincheaptha agus córais rialaithe brú dhinimiciúla a ndearnadh innealtóireacht shonrach orthu do na cóimheasa trom tab{{0} go-a fhaightear i gcealla grád EV-.

3. Foirmiú Pouch agus Líníocht Deep

Tá cásáil cille púca déanta as Scannán Laminated Alúmanam (ALF)-chomhdhéanta de níolón, scragall alúmanaim, agus polapróipiléine. Chun an chruach ollmhór 100Ah a choinneáil, ní mór "cupán" domhain a fhuar-a fhoirmiú isteach san ALF ag baint úsáide as meaisín foirmithe pouch.

I gcás cealla ard-acmhainne, féadfaidh doimhneacht an chupáin seo dul thar 10 milliméadar. Le linn líníocht dhomhain, bíonn an-strus teanntachta ar an ALF. Mura bhfuil an punch agus an bás snasta go foirfe, nó má tá an brú clampála mícheart, beidh an ciseal alúmanaim laistigh den scannán micrea-bhriseadh. Ligfidh na bristeacha dofheicthe seo don taise dul isteach sa chill thar a saolré, rud a fhágann go dtiocfaidh at tubaisteach. Úsáideann ár n-innill foirmithe scála píolótach-phunches servo-tiomáinte le cuair luais in-ríomhchláraithe chun an scannán a shíneadh go réidh gan sárú a dhéanamh ar a neart táirgeachta.

IV. Próiseáil Ar Ais-Deiridh: Ceimic Gníomhachtaithe

Nuair a bheidh an chairn séalaithe taobh istigh de thrí thaobh an pouch, aistríonn an próiseas ó innealtóireacht mheicniúil ar ais go dtí innealtóireacht cheimiceach.

1. Líonadh Electrolyte Fholúisagus Wetting Dinimic

Tógann sé soicindí leictrilít a instealladh isteach i gcill boinn CR2032. Is dúshlán hidridinimiciúil ollmhór é 100 go 150 gram de leictrilít a instealladh isteach i stack cille pouch 100Ah atá comhbhrúite go docht. Cruthaíonn porosity na leictreoidí comhbhrúite agus nanapóraí an deighilteoir friotaíocht ollmhór ribeach.

Má dhoirteann tú an sreabhach isteach go simplí, comhthiomsóidh sé ag an mbarr, ag fágáil lár na cille tirim go hiomlán. Nuair a luchtaítear an chill, beidh na spotaí tirime seo ina gcriosanna marbha, rud a chuirfidh iallach ar na limistéir fhliucha oibriú ag a ráta C-deartha faoi dhó, rud a scriosfaidh an chill láithreach.

Inár línte píolótach ceallraí, cuirimid córais líonadh leictrilít i bhfolús i bhfeidhm. Cuirtear an pouch neamhshéalaithe i ndlísheomra, agus tarraingítear folús domhain, ag baint an t-aer ar fad ó phiocháin an leictreoid. Déantar an leictrilít a instealladh ansin. Nuair a thugtar isteach brú an atmaisféir arís, cuireann sé brú go fisiciúil ar an leacht go domhain isteach i lár an chruach. I gcás cealla 100Ah, ní mór an timthriall brú folúis seo a athdhéanamh arís agus arís eile, agus tréimhse scíthe ardteochta a bheith ag dul in aois ina dhiaidh sin chun aonchineálacht iomlán an fhliuchta a chinntiú.

2. Foirmiú, Giniúint Gáis, agus Séalaithe Tánaisteach

Is í an chéim dheiridh déantúsaíochta ná "Foirmiú"-an chéad mhuirearú cúramach ar an gceallraí chun an ciseal Idirphase Leictrilít Soladach (SEI) a chruthú ar an anóid.

Le linn foirmiú SEI i gcóras leictrilít leachtach, gintear méid suntasach gáis (go príomha eitiléin, hidrigin agus aonocsaíd charbóin). I gcill 100Ah, tá an méid gáis seo ollmhór. Sin é an fáth a ndeartar cealla púca le "Mála Gáis"-fad breise neamhshéalaithe den phúca ALF inar féidir leis an ngás a bhailiú.

Tar éis an fhoirmiú a bheith críochnaithe ar ár gcainéal tástála ceallraí ard-chruinneas, aistrítear an chill chuig meaisín séalaithe deiridh i bhfolús. Teann an meaisín seo an mála gáis i dtimpeallacht fholús, asbhaineann sé an gás carntha go léir, agus cuireann sé séala teirmeach deiridh i bhfeidhm go díreach os cionn an chomhlachta cille. Déantar an mála gáis barrachais a ghearradh amach ansin agus é a chaitheamh i leataobh. Teastaíonn fíor-chruinneas ón bpróiseas seo chun a chinntiú nach ndéantar aon leictrilít a shúchán amach in éineacht leis an ngás, rud a d’athródh cóimheas cumais sreabhán ríofa go cúramach na cille.

V. Rialú Cáilíochta agus Sábháilteacht i Suíomh Ollscoile

Tá umair sábháilteachta tiomnaithe ag Gigafactory tionsclaíochta le haghaidh tástála cille. Is minic a bhíonn saotharlann ollscoile suite i bhfoirgneamh atá lán de mhic léinn agus de ranna taighde eile. Dá bhrí sin, ní mór na prótacail um Rialú Cáilíochta (QC) agus Sábháilteacht le haghaidh líne 100Ah a bheith gan locht.

1. Tástáil Neamh-Mhillteach

Sula ndéantar ceall 100Ah a mhuirearú riamh, ní mór é a iniúchadh. Comhtháthaimid meaisíní tástála pota Hi-ardvoltais chun micrea-aicearraí a bhrath roimh líonadh leictrilít. Níos tábhachtaí fós, molaimid córais iniúchta X{{6}Ray chun ailíniú inmheánach stoc Z-a fhíorú. Má aimsítear aimhrialtacht róchrochta anóid trí gha X, scriostar an chill sula n-éiríonn sí ina riosca teirmeach rithte.

2. Bainistíocht Theirmeach agus Prótacail EHS

Le linn an timthrialla-tástáil saoil ar chill 100Ah, scaoileann teagmhas rithte teirmeach méid dochreidte fuinnimh, gás aigéid tocsaineach hidreafluarach (HF), agus tine. Ní mór an trealamh tástála cadhnra a sholáthraítear do línte píolótacha ollscoile a chur san áireamh i ndlísheomraí comhshaoil ​​atá cosanta ó phléascadh agus iad feistithe le córais ghníomhacha chun dóiteáin a chosc agus aeráil mhear sceite tiomnaithe.

VI. Treoirphlean Eacnamaíoch: Ag Tógáil Líne Phíolótach 100Ah

Chun creat réalaíoch a sholáthar do Phríomhthaighdeoirí (PIanna) ollscoile agus do chinn roinne le haghaidh iarratas ar dheontais, seo leagan amach paraiméadar coincheapúil do líne phíolótach caighdeánach 100Ah NMC/Graphite arna innealtóireacht agTOB FUINNEAMH NUA:

VII. Conclúid: Mol na Nuálaíochta don Chéad Ghlúin Eile

Is gnóthas suntasach é líne phíolótach cille pouch 100Ah a thógáil laistigh d'ollscoil. Athraíonn sé roinn na ceimice ina fíor-mhol déantúsaíochta chun cinn. Ligeann sé do thaighdeoirí a chruthú gur féidir lena n-ábhar núíosacha comhbhrú fisiceach an fhéilire, an strus teirmeach a bhaineann le meascadh lomadh ard, agus dinimic chasta sreabhán an fholúsfhliuchta a sheasamh.

Nuair is féidir le hollscoil-sonraí saolré a ghintear ó chillín pouch foirfe 100Ah a mhonaraítear go hinmheánach a chur i láthair, níl inti a thuilleadh ach páipéir a fhoilsiú-tá todhchaí shlabhra soláthair na ngluaisteán á stiúradh acu.

AgTOB FUINNEAMH NUA, tuigimid nach gá gur innealtóirí meicniúla iad taighdeoirí acadúla. Sin é an fáth go bhfuil ár gcur chuige iomlánaíoch maidir le saotharlanna ceallraí ollscoile. Ní scaoilimid pailléid trealaimh ag an duga luchtaithe; Dearaimid an áis, comhtháthaimid na meaisíní, cuirimid oiliúint ar na mic léinn iardhochtúireachta ar phrótacail oibríochta tionsclaíochta, agus soláthraímid an soláthar leanúnach ábhair atá riachtanach chun an treoirlíne a choinneáil ag rith. Tógaimid an droichead trasna Gleann an Bháis, rud a ligeann do nuálaíochtaí an domhan tráchtála a bhaint amach.

Maidir le TOB NEW ENERGY

TOB FUINNEAMH NUAis soláthraí réitigh aon-stad atá aitheanta ar fud an domhain don tionscal ceallraí, atá tiomanta do thráchtálú ardteicneolaíochtaí stórála fuinnimh a luathú. Cuimsíonn ár saineolas saolré iomlán na gceallraí, ag soláthar réitigh chuimsitheacha do thaighde saotharlainne ceallraí, línte táirgeachta píolótacha, agus áiseanna déantúsaíochta oll-uathoibrithe. Freastalaímid ar gach ceimic cheannasach agus atá ag teacht chun cinn, lena n-áirítear córais sulfair Litiam{-ian, Solid-Stáit-ian, agus Litiam{-).

Trí threalamh cadhnra saincheaptha ceannródaíoch, ábhair cheallraí a ndearnadh tástáil dhian orthu, agus sainchomhairle theicniúil nach bhfuil aon dul leis a chomhcheangal,TOB FUINNEAMH NUAa chumasaíonn ollscoileanna, institiúidí taighde, agus déantúsóirí ceall domhanda aistriú gan stró ó leiccheimic choincheapúil go dtí táirgí ceannródaíocha an mhargaidh. Is muid do chomhpháirtí tiomnaithe innealtóireachta agus tú sa tóir ar an gceallraí deiridh.