Як створюють літієвий акумулятор
З чого полягає, як і в яких умовах виробляється літієвий акумулятор, яке обладнання застосовується при його виробництві? Розглядаючи це складне і багатогранне питання, для прикладу наводиться приклад виготовлення простого літій-іонного акумулятора. Незважаючи на широкий спектр хімічних елементів, їх складів та сумішей, а також безліч вживаних у виготовленні активної маси для нанесення на електродні стрічки акумулятора різних присадок, технологія виробництва більшості типів джерел живлення практично ідентична.
Принциповий схематичний пристрій літієвого акумулятора нескладний. Він складається з електродів (анода та катода), сепаратора (службовця роздільником між анодом та катодом), електроліту, корпусу з висновками (контактами) від анода та катода. Слід розрізняти поняття акумулятор та акумулятор. Наведена вище схема є одним осередком акумуляторної батареї, тобто безпосередньо сам акумулятор, хоча в побуті звикли використовувати термін акумулятор, стосовно акумуляторної батареї, що складається з декількох простих осередків (джерел живлення).
Технологія виробництва літієвого джерела живлення складається з кількох етапів:
Підготовка активної електродної маси для подальшого нанесення на фольговану алюмінієву або мідну основу (стрічку). Суміш компонентів, що складають активну масу для електродів, розмелюють до дрібнодисперсного стану, додають необхідні інгредієнти і ретельно перемішують до отримання повністю однорідної суспензії у спеціальних вакуумних міксерах.- Отриману активну масу наносять дуже тонким шаром на стрічку з алюмінію або міді ракельним пристроєм або більш продуктивною системою з притискним роликом, після чого шар покриття піддається термічній обробці для отримання не тільки необхідного хімічного складу, але і необхідної вологості. Далі стрічка електрода з нанесеною активною масою прокочується через прес для ущільнення шару покриває на фользі. Це робиться для отримання тоншої електродної стрічки, від параметрів якої залежить розмір та об'єм акумулятора.
- На високоточному обладнанні отриману катодну або анодну стрічку нарізають на смуги необхідних розмірів, після чого знову просушують. До виготовлених аноду та катоду приварюються висновки струмознімачів. Електроди та сепаратор збирають у багатошарову конструкцію необхідної конфігурації, що визначає форму акумулятора. Обов'язковим моментом виробництва є процес тестування зібраної конструкції на струми короткого замикання.
- У корпус джерела живлення, що виготовляється, в середовищі інертного газу за допомогою рукавичного боксу дозовано закачується електроліт і проводиться центрування кришки корпусу з подальшим її опресуванням, при ретельному дотриманні герметизації внутрішнього простору корпусу. Готовий елемент живлення обтягується термозбіжною плівкою ПВХ, вільними залишаються тільки різнополярні висновки контактів.
- Останнім етапом є первинна зарядка акумулятора. Він повинен пройти як мінімум один цикл заряду/розряду для активації робочих матеріалів акумулятора, що приводять його в робочий стан. Після цього здійснюється контроль якості, випробування на перевірку ємності та внутрішнього опору.
Більшість технологічних етапів виробництва акумуляторів автоматизована, Використовуютьсяконвеєрні лінії та спеціальне обладнання - міксери, млини-дробилки, дозатори, пресові механізми, ультразвукові зварювальні апарати. Але водночас ще використовується грамотно організована ручна праця. В основному це процеси виробництва, що виконуються з використанням пальчаткових боксів у середовищі інертного газу.
Протягом усього виробничого циклу, через неприпустимість пошкодження та забруднення частин акумулятора, що виготовляються, необхідні суворий контроль за технологічним процесом та чистотою у виробничих приміщеннях.
