Завод по производству аккумуляторов технология производства

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

Производство аккумуляторов: описание технологии изготовления

Электрический аккумулятор — это химический источник тока, источник ЭДС многоразового действия, основная специфика которого заключается в обратимости внутренних химических процессов, что обеспечивает его многократное циклическое использование (через заряд-разряд) для накопления энергии и автономного электропитания различных электротехнических устройств и оборудования, а также для обеспечения резервных источников энергии в медицине, производстве, транспорте и в других сферах.

Производство свинцово-кислотных аккумуляторов + видео

Именно аккумуляторы глубокого заряда и разряда применяются в машинах, автомобилях и железнодорожных локомотивах.

Обычно, такие аккумуляторы имеют напряжение от двух вольт до сорока восьми вольт. Внутри аккумуляторов таких находится серия пластин из свинца, а покрывается они кислотой и окисью свинца. Первое, что по технологии начинают производить, это решетки из свинца. Специальное оборудование расплавляет свинец до температуры его плавления и выливает необходимого размера решеточки. Литые решеточки станут позже пластинами элементов питания в аккумуляторах.

Технология производства аккумуляторов предусматривает литье и необходимо специальное литейное оборудование. Когда свинец заливается в форму, то в нее сразу поступает вода, что помогает за короткое время залитый свинец охладить и переместить его на конвейерную ленту. Происходит отлив разных по заряду решеток, одни из них будут служить положительным зарядом, а другие отрицательным. Далее, решетки перемещаются на следующий этап, который предполагает покрытие решеток окисью свинца, а также, кислотой. Составы разноименно заряжены, поэтому решетки разделяются на положительно и отрицательно заряженные. После этого, принято решетки называть пластинами, и они укладываются в поочередности положительных и отрицательно заряженных пластин. Важно, чтобы они размещались попеременно, и чтобы аккумулятор был работоспособным. Сложенные пластины в маленькие контейнеры далее погружаются в небольшие резервуарчики, которые наполнены кислотным раствором. Это поможет пластинам зарядиться. Зарядка может продолжаться сутками и это зависит от того в какую модель аккумулятора попадут пластины. Далее, проходят пластины промывку, причем она делается для того, чтобы частицы кислоты не остались на пластинах.

После этого, цвет пластин меняется, и они теперь становятся темными. На этом этапе пластины теперь меняют свое название на «пластины сухого заряда». Далее, те пластины, которые имеют положительный заряд, обволакиваются материалом содержащим стекловолокно. Далее происходит обволакивание в пластиковый слой. Именно такая одежка помогает предотвратить возникновение короткого замыкания. Пластины соответственно двум зарядам складываются в стопки. Попеременное расположение пластин одетых в пластик и раздетых складывают как коржи торта попеременно. Количество пластин соответствует модели аккумулятора. Далее происходит отчистка пластин. Этот этап отчищает выступающие частицы пластин, которые именуются контактами. После отчистки, контакты покрываются оловом, что позволяет хорошо соединить контакты. Далее проходит еще отчистка контактов покрытых оловом, а после сверху покрывается контакт слоем свинца.

Далее происходит спайка всех контактов в клеммы в определенном порядке. После этого, сборная конструкция именуется элементом. Его вставляют в пластиковую оболочку называемую полипропиленом. После этого, происходит этап проверки на правильность работы элемента. Все заряды должны отвечать своему заряду. Это необходимо, прежде всего, чтобы разметка на корпусе аккумулятора соответствовала заряду. Далее происходит герметизация крышки при помощи запаивания. Клеммы выступают на верху и их заливают дополнительно свинцовым слоем. Далее происходит еще одна проверка на герметичность упаковки элемента. Для этого используют воздух и мыльный раствор. Если появляются места пропуска воздуха, то они повторно пропаиваются.

Параллельно, в других цехах происходит производство маленьких деталей, которые будут участвовать в сборке аккумуляторов. Разъемы производятся для связки различных элементов между собой. Они спаиваются с элементами. После этого, сверху накладывается крышка, что сформирует цельную коробку для элементов аккумулятора. Далее необходимо сделать так, чтобы в местах клеем не попадала влага. Это уязвимое место укомплектовывают прокладкой, например, резиновой. А теперь наступает этап заливки электролита. В роли его участвует кислота. И она заливается в необходимой дозе прямо в только что собранный по частям аккумулятор. Кислота помогает проводить электрический ток, который образуется между пластинами.

Видео как делают:

Некоторые заводы по производству аккумуляторов используют свои технологии. И для автоматизации производства необходимы научные разработки, но все производители роботов и автоматизированного оборудования готовы провести исследования и разработать необходимое оборудование.

Производство литий-ионных аккумуляторов + видео

Литийионный аккумулятор (Li-ion) — тип электрического аккумулятора, который широко распространён в современной бытовой электронной технике и находит своё применение в качестве источника энергии в электромобилях и накопителях энергии в энергетических системах. Это самый популярный тип аккумуляторов в таких устройствах как сотовые телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты, видеокамеры и электромобили. Первый литийионный аккумулятор выпустила корпорация Sony в 1991 году.

Литийионный аккумулятор состоит из электродов (катодного материала на алюминиевой фольге и анодного материала на медной фольге), разделённых пористым сепаратором, пропитанным электролитом. Пакет электродов помещён в герметичный корпус, катоды и аноды подсоединены к клеммам-токосъёмникам. Корпус иногда оснащают предохранительным клапаном, сбрасывающим внутреннее давление при аварийных ситуациях или нарушениях условий эксплуатации. Литийионные аккумуляторы различаются по типу используемого катодного материала. Переносчиком заряда в литийионном аккумуляторе является положительно заряженный ион лития, который имеет способность внедряться (интеркалироваться) в кристаллическую решётку других материалов (например, в графит, окислы и соли металлов) с образованием химической связи, например: в графит с образованием LiC₆, окислы (LiMnO₂) и соли (LiMn_RO_N) металлов.

Первоначально в качестве отрицательных пластин применялся металлический литий, затем — каменноугольный кокс. В дальнейшем стал применяться графит. Применение оксидов кобальта позволяет аккумуляторам работать при значительно более низких температурах, повышает количество циклов разряда/заряда одного аккумулятора. Распространение литий-железо-фосфатных аккумуляторов обусловлено их относительно низкой стоимостью. Литийионные аккумуляторы применяются в комплекте с системой контроля и управления — СКУ или BMS (battery management system), — и специальным устройством заряда/разряда.

В настоящее время в массовом производстве литийионных аккумуляторов используются три класса катодных материалов:

• кобальтат лития LiCoO₂ и твёрдые растворы на основе изоструктурного ему никелата лития
• литий-марганцевая шпинель LiMn₂O₄
• литий-феррофосфат LiFePO₄.

Электро-химические схемы литий-ионных аккумуляторов:

Видео как делают литий-ионные аккумуляторы:

Благодаря низкому саморазряду и большому количеству циклов заряда/разряда, Li-ion-аккумуляторы наиболее предпочтительны для применения в альтернативной энергетике. При этом, помимо системы СКУ они укомплектовываются инверторами (преобразователи напряжения).

Источник