Литий ионный аккумулятор изготовление

Производство литий ионных аккумуляторов

Литий ионные аккумуляторы – самые качественные и долговечные источники питания, которые идеально подходят для бытовой техники и цифровых устройств. Они дороже аналогичных изделий из кадмия и никеля, поэтому их производство – прибыльный бизнес. Но в данной отрасли предпринимательства много нюансов, которые необходимо учитывать.

Нужно ли разрешение на открытие бизнеса

Перед открытием бизнеса по производству литий ионных аккумуляторов, необходимо зарегистрироваться как объект предпринимательства. Легальное изготовление батарей стоит начать с выбора юридической формы компании. Для массового производства продукции лучше всего сразу зарегистрировать ООО. Если планируется работа с частными лицами, можно зарегистрироваться как ФЛП, так как данное оформление требует меньше усилий и времени. Независимо от формы регистрации, каждый предприниматель должен понимать, что доход возможен только в случае зарегистрированной деятельности, которая внесена в реестр плательщиков.

После регистрации юридического лица следует зарегистрировать налог на добавленную стоимость (НДС) и открыть банковский счет. Также должны быть оформлены необходимые документы о праве собственности на здание, в котором планируется производство литий ионных аккумуляторов с перечнем обязательных требований к нему.

Особенности производства

Технологии производства литий ионных аккумуляторов довольно существенно различаются, поскольку существуют батареи различных характеристик и форм-факторов. Для аккумуляторов всех форм-факторов существует алгоритм производства, включающий в себя следующие этапы:

• Изготовление электродов.
• Сборка электродов в аккумуляторы.
• Установка защиты.
• Упаковка в пластиковый корпус.
• Заливка электролитом.
• Герметизация.
• Тестирование.
• Зарядка.

Особенности производства связаны с применением высокоактивных химикатов, которые используются в литиевых ячейках. Катоды и аноды похожих форм производятся на таком же оборудовании, их нельзя смешивать во избежание разрушения батареи. Для производства анодов и катодов нужны разные помещения. Для современного производства литий ионных аккумуляторов нужны большие помещения и высокотехнологичное оборудование, которые можно импортировать из-за границы.

Требования к помещению

Такой многостадийный процесс, как производство батареек, требует тщательного контроля качества продукции и специального оборудования, которое требуется для изготовления аккумуляторов различных типов. Процесс производства таких изделий сопровождается выделением большого количества вредных веществ, поэтому важно, чтобы производственный цех находился в промышленной зоне. Аккумуляторное помещение обычно имеет пять зон:

В ремонтном отсеке устанавливают подъемные механизмы с взрывозащищенным исполнением. В щелочном отделении осуществляют зарядку и хранение аккумуляторов, размещают шкафы с вытяжками. Комната с необходимой зарядной аппаратурой должна быть отделена от других помещений противопожарной стеной.

Общеобменная вентиляция и защита от взрыва – необходимость для всех зон с химически активным фоном. В случае отключения вентиляции должна быть предусмотрена автоматическая блокировка тока для зарядки аппаратуры. Для освещения применяются взрывозащищенные светильники и лампы.

Средства для пожаротушения должны быть установлены во всех функциональных пространствах цеха!

Материалы

Основы для производства анодов и катодов поставляются в виде черного порошка мелкой фракции. Частицы гладкой сферической формы имеют закругленные края. Здесь очень важно качество продукции, поскольку шелушащаяся поверхность и острые кромки особенно чувствительны к высокой электрической нагрузке. Для производства катодов применяют смесь кобальта и никеля, иногда в состав включается марганец.

Для призматических литий ионных аккумуляторов нужны прямоугольные электроды, укладываемые через сепаратор друг на друга. Для улучшения стабильности применяют электролитные добавки, которые предотвращают деградацию раствора. Состоят они из органических растворителей. Надежный электролит выдерживает высокие температуры и напряжение, обеспечивает подвижность ионов лития, что приводит к увеличению срока эксплуатации батареи.

Для сборки электродов необходим высококачественный фиберглассовый стеклопластик с возможностью приваривания токовывода, заливки электролитов и герметичного закрытия.

Технология изготовления

Сходные по форме аноды и катоды имеют различное содержание. Смешивать мелкие компоненты перед нанесением на аноды и катоды не допускается. Изготовление разнозаряженных лент для литий ионных аккумуляторов допускается только на отдельных производственных площадках. Технология изготовления батареи включает в себя четыре основных этапа:

• Первый этап – активный слой подготавливается для нанесения на фольгу. Из состава делают однородную массу и нагревают ее в трубчатой печи. Сырье поступает на мельницу. Здесь слой перемалывается до состояния мелкодисперсных частиц и полной однородности. Сырье наносится на проводящие ленты и закрепляется в термопечах. Заготовку прокатывают прессом, после чего она направляется в цех сборки.
• Второй этап – нарезка материалов на листы или ленты, сушка, сборка анодов и катодов в многослойные конструкции. Соединение анодных и катодных лепестков ультразвуковой сваркой, вывод контакта на токосъемник. Здесь аккумулятору придают нужную форму, и элемент проверяется на КЗ.
• Третий этап – приваривание отрицательной клеммы и создание углубленного контура для последующего впаивания покрышки. Закачка порции электролитов в корпус в атмосфере инертного газа, установка, центровка и сваривание покрышки, обеспечение герметичности корпуса. Обертывание готового элемента термоусадочной пленкой. Проведение первичной зарядки литий ионного аккумулятора.
• Четвертый этап – выполнение контроля качественных характеристик батареи, проверка емкости и замер сопротивления. Хранят батареи при оптимальной температуре 0-10 градусов.

Залог высокого качества производства литий ионных аккумуляторов – точный подбор электрохимических характеристик элементов и проведение пробных испытаний конечного продукта.

Оборудование

Такой сложный производственный процесс как изготовление аккумуляторных батарей требует соответствующего оборудования. Так, цех необходимо оборудовать следующей аппаратурой:

• спектрометром-анализатором химического состава сырья;
• электронными микроскопами с функцией сканирования;
• калориметрами для определения тепловых свойств материалов и ячеек;
• вибрационными столами и климатическими камерами для настройки производительности ячеек;
• тестирующим оборудованием для определения срока службы батареи и циклов ее зарядки.

Сейчас подобное оборудование можно приобрести как от отечественных производителей, так и от импортных. Особенности аппаратуры могут отличаться в зависимости от типа изготовляемой продукции. Ориентировочная цена технологического оборудования для лаборатории составляет от 100 до 350 тысяч долларов США.

Сбыт продукции

Широкая область применения таких изделий как литий ионные аккумуляторы, предоставляет большие возможности для сбыта товара. Литий ионные батареи применяются в современных смартфонах и планшетах, электромобилях, гидроскутерах, ручных и садовых инструментах. Использование этого источника питания активно внедряется на рынке подъемного-транспортного оборудования. Поэтому при налаживании бизнеса предпринимателям не составит труда найти деловых партнеров для организации сбыта качественно изготовленных литий ионных аккумуляторов. При этом важно придерживаться баланса низкой себестоимости продукции и окончательной стоимости товара для привлечения потенциальных покупателей и обеспечения своего предприятия достаточным доходом для продолжения деятельности.

В целом, производство такой продукции как литий ионные аккумуляторы, является достаточно сложным делом с производственной и юридической точки зрения. Но, достигнув успеха в преодолении трудностей для открытия этого бизнеса, можно рассчитывать на стабильный доход и потребительский спрос на изготовляемые изделия.

Подписывайтесь на нас во Вконтакте и Яндекс Дзен.

Источник

Технология производства литий─ионных аккумуляторов

К нам почту приходило довольно много вопросов о том, как производятся литий─ионные аккумуляторы. Сегодня постараемся рассмотреть этот вопрос подробнее. Поскольку литиевые аккумуляторы выпускаются различных форм-факторов и характеристик, производство и технология их производства существенно отличаются. В этой статье мы расскажем о производстве наиболее распространённых Li─Ion аккумуляторах, а также сделаем обзор производителей литиевых АКБ.

Производство литий─ионных аккумуляторов

В общем случае производство Li─Ion аккумуляторов можно разделить на следующие этапы:

• Производство электродов;
• Сборка электродов в батарею, установка защиты;
• упаковка в корпус, заливка электролита;
• Тестирование, заряд.

Намотка алюминиевой фольги с литийсодержащим материалом в рулон

Что касается сборки электродов в единую батарею, здесь есть различия для разных типов Li─Ion аккумуляторов. При производстве цилиндрических литий─ионных аккумуляторов (например, 18650) используется скручивание электродов в рулон. При этом они разделяются сепаратором. То есть, подготовленные ленты катода и анода разделяются сепаратором и наматываются в рулон. Чем меньше толщина электродов, тем более ёмкий и мощный можно собрать аккумулятор. Вся сборка помещается в стальной или алюминиевый корпус, заливается электролитом и герметично запечатывается. Снаружи остаются только выводы плюс и минус.

В призматических литий─ионных аккумуляторах используются прямоугольные электроды, которые укладываются друг на друга через сепараторы. Конструкция в этом случае получается такой же, как в случае свинцово-кислотных аккумуляторов для автомобилей. В этом случае производство электродов немного отличается от тех, что используются в цилиндрических моделях. Сначала также изготавливаются ленты катода и анода, а затем из них вырубаются прямоугольные пластины.

Электроды для призматических литий─ионных аккумуляторов

В некоторых призматических литий─ионных аккумуляторах используется сборка электродов в виде эллиптической спирали. Такую конструкцию могут иметь литиевые батарейки для аккумуляторов телефонов.

После сборки, заливки электролита и герметизации проводится тестирование, при котором выявляется производственный брак. После этого проводится первый заряд аккумулятора, во время которого происходит формирование поверхности электродов. В качестве сепаратора используется полиэтиленовый сепаратор. При температуре 130─150 градусов он плавится и тем самым прекращает обмен ионами между катодом и анодом. Это определённая защита при перегреве литиевого аккумулятора.

Кроме того, при производстве Li─Ion аккумуляторов на определённые модели устанавливаются дополнительные виды защиты. Например, цилиндрические аккумуляторы 18650 имеют в торце корпуса специальный клапан. Он открывается, когда давление внутри превышает определённый предел.

На все литий─ионные аккумуляторы, используемые в электронике, ставятся контроллеры заряда-разряда. Они предохраняют банку от глубокого разряда и излишнего заряда. Кроме того, часто устанавливается термистор, который размыкает цепь и отключает банку от внешнего мира при увеличении температуры выше определённого предела.

Контроллер заряда-разряда литиевых аккумуляторов

Производители литий─ионных аккумуляторов

Зарубежные компании

За границей производство Li─Ion батарей очень развито. Многие крупные компании выпускают литиевые аккумуляторы. В качестве примера можно привести следующие:

• Altair Nanotechnologies. Фирма занимается производством материала для анода Li─Ion батарей из титаната лития. В продуктовой линейке Altair Nanotechnologies есть аккумуляторные системы для электроэнергетики, транспортных средств и источников бесперебойного питания. Такие компании из Южной Кореи, как Eig Ltd и Kokam занимаются выпуском для Altair аккумуляторных ячеек;
• A123 Systems. Компания занимается производством аккумуляторных ячеек и модулей. На их основе делаются аккумуляторы для ТС, сферы электроэнергетики. В производстве литий-железо-фосфатных АКБ компания использует собственную технологию Nanophosphate. Аккумуляторы выпускаются как цилиндрического, так и призматического форм-факторов;
• Ener1 Battery Company. Компания занимается выпуском Li─Ion аккумуляторных систем для транспортных средств, потребительской электроники и сферы энергетики. Производство размещено в США и Южной Корее;
• Samsung SDI. Основное производство фирмы ориентировано на выпуск аккумуляторов для электроники. Также выпускаются аккумуляторы для энергетических систем. Компания самостоятельно выпускает литий-железо-фосфатные ячейки ёмкостью 50 Ач, которые используются в распределительных сетях;
• Saft Batteries. Выпускает накопители Intensium Max, которые созданы на базе Li─Ion аккумуляторов собственного производства. Они применяются для поддержания функционирования возобновляемых источников энергии. В основу аккумуляторных батарей компании положены аккумуляторные ячейки VL41M цилиндрической формы. Катод делается на основе никелевого оксида. Из нескольких VL41M формируют аккумуляторный модуль, который используется в различных системах;
• Dow Kokam. Эта фирма является совместным предприятием Южной Кореи и США. Они выпускают аккумуляторные системы, модули, ячейки Li─Pol. Их продукция используется в промышленности, транспортных средствах, ИБП, военной сфере. У фирмы есть свои производственные мощности в Южной Корее, Франции, США;
• BYD. Эта китайская компания занимается выпуском автомобилей, электротранспорта, солнечных батарей, инверторов, а также литий─ионных аккумуляторов. В основе аккумуляторных систем BYD лежат литий-железо-фосфатные ячейки.

Российские производители

В настоящее время в интернете можно найти информацию о таких компаниях, занимающихся выпуском АКБ в России:

• НПО ССК;
• Лиотех;
• АК Ригель;
• НИИХИТ-2;
• ОАО «НИАИ «Источник»;
• ОАО Энергия.

Источник