Etid ka: 100Ah Pouch selil pilòt liy pou laboratwa inivèsite ak enstiti rechèch

Otè: PhD. Dany Huang
CEO & Lidè R&D, TOB New Energy

PhD. Dany Huang

Lidè GM / R&D · PDG TOB New Energy

National Senior Engineer
Envanteur · Achitèk Sistèm Faktori Batri · Ekspè Teknoloji Avanse Batri

Kontakte Dr Huang

Dekonekte fondamantal ant rechèch batri akademik ak komèsyalizasyon endistriyèl souvan rezime nan yon sèl metrik: Ampere-èdtan (Ah). Pandan plizyè dizèn ane, laboratwa inivèsite yo te konte sou selil pyès monnen CR2032 (tipikman 0.002 Ah) oswa ti selil sèl -sak (0.1 a 1 Ah) pou valide nouvo materyèl katod, anod kabòn Silisyòm-, ak elektwolit eta solid-. Sepandan, lè chèchè akademik yo prezante done selil pyès monnen sa yo bay OEM otomobil yo oswa manifakti selil yo nan nivo-yon sèl, repons lan se prèske inivèsèl idantik: "Montre nou done yo nan yon selil gwo-fòma."

Fizik yon pòch selil 100Ah Elektrik Veyikil (EV) yo konplètman diferan de yon selil pyès monnen. Dissipation tèmik, estrès mekanik pandan ekspansyon volumetrik, jenerasyon gaz pandan sik fòmasyon an, ak distribisyon elèktron atravè pèseptè aktyèl masiv yo pa ka modle avèk presizyon nan echèl miliampè a. Pou travèse "Vale Lanmò" sa a, inivèsite pi gwo-niveau yo kounye a fè patenarya ak yon sèl-founisè solisyon batri yo pou konstwi pwòp liy pilòt mwayen-a-yo.

Etid ka sa a bay yon plan jeni solid pou konsepsyon, achte, ak enstale yon Liy Pilòt Pouch Cell 100Ah nan yon enfrastrikti inivèsite. Nou pral egzamine pwen tranzisyon kritik yo, soti nan reoloji lisier nan echèl ak demand ekstrèm nan milti-kouch soude ultrasons.

Evolisyon Istorik: Soti nan Distribisyon Manyèl nan Otomatik Precision

Pou konprann ki kote nou prale nan 2026, nou dwe konprann trajectoire teknoloji kouch. Rechèch batri bonè te konte sou "Tape Casting," yon pwosesis prete nan endistri seramik la. Doktè Blade te evolisyon natirèl sa a-yon ba ki senp, rijid ki te pote yon pisin sispansyon. Li te travay byen pou batri LCO (lityòm Cobalt oksid) byen bonè kote kondisyon dansite enèji yo te modès.

Sepandan, kòm endistri a te deplase nan direksyon gwo-pouvwa ak gwo-kapasite selil yo, limit yo nan sistèm "oto-mesure" te vin parèt. Entwodiksyon kouch Slot Die, yon teknoloji rafine nan fim fotografi yo ak endistri papye wo -, te revolisyone etablisman fabrikasyon batri a. Li te deplase endistri a soti nan yon pwosesis "pasif", kote FOIL la trennen likid la, nan yon pwosesis "aktif", kote ekipman an dikte konpòtman likid la. NanTOB NEW ENERGY, nou te dokimante ke chanjman sa a pou kont li ka amelyore konsistans selil-a-nan plis pase 40% nan yon anviwònman liy pilòt.

I. Enfrastrikti Etablisman: Kondisyon pou Selil Kapasite Gwo-

Anvan yo bay lòd pou yon sèl pyès nan ekipman fabrikasyon batri, inivèsite a dwe adrese etablisman an. Yon selil 100Ah gen yon gwo volim materyèl trè reyaktif. Enfrastrikti a se pa sèlman yon kondisyon lojman; li se yon varyab aktif nan pèfòmans elektwochimik selil la.

1. Ultra-Enjenieri chanm sèk la

Enfrastrikti ki pi chè ak pi enpòtan pou yon liy pilòt batri se Dry Room la. Nan yon laboratwa selil pyès monnen, yon bwat gan ki ranpli ak agon-sifi. Pou yon liy selilè sak 100Ah ki enplike woule-a-woule kouch, anpile otomatik, ak ranpli elektwolit likid, yon mache-nan chanm sèk obligatwa.

Pou chimik ityòm-yon estanda (NMC/Graphite), chanm sèk la dwe kenbe yon pwen lawouze -40 degre Sèlsiyis (apeprè 127 ppm dlo). Sepandan, si inivèsite a gen entansyon fè rechèch sou pwochen -jenerasyon Sulfid Solid-Lektwolit Eta oswa Anòd Lityòm-Metal, kondisyon an desann nan -60 degre Sèlsiyis (mwens pase 10 ppm). Reyalize sa a mande pou dezumidifikateur masiv Rotary Desiccant. Jeni HVAC a dwe konte pou chalè inaktif ki te pwodwi pa fou yo seche vakyòm chofe ak imidite a emèt pa chèchè yo tèt yo (tipikman 100 a 150 gram dlo pou chak moun, pou chak èdtan).

2. Floor Loading ak izolasyon Vibration

Bilding inivèsite yo, patikilyèman ansyen blòk syans yo, yo souvan pa rated pou chaje etaj endistriyèl. Yon woulo-a-woule plas mouri coater konbine avèk yon gwo-machin kalandriye kontinyèl presyon ka peze plizyè tòn epi fè egzèsis pwen imans-chaj. Anplis de sa, machin kalandriye ak mixer planetè yo jenere vibrasyon frekans ba -ki ka entèfere ak mikwoskòp elèktron -wo rezolisyon adjasan (TEM/SEM). NanTOB NEW ENERGY, ekip planifikasyon etablisman nou an ap travay ak achitèk inivèsite yo pou konsepsyon kousinen izolasyon vibrasyon -yo ak kalkile estrès etaj dinamik anvan livrezon ekipman yo.

3. NMP Solvant Recovery ak jesyon echapman

Pwosesis kouch la itilize N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP) kòm sòlvan pou sispansyon katod la. NMP se toksik ak entèdi reglemante pa estanda sante ak sekirite anviwònman (EHS). Yon liy pilòt 100Ah mande pou yon sistèm rekiperasyon NMP entegre tache ak tiyo echapman coater la. Sistèm sa a itilize kondansasyon dlo frèt oswa adsorption rotor zeolit ​​pou pran vapè NMP a anvan li rive nan tiyo echapman santral inivèsite a, pou asire konfòmite ak lwa anviwònman lokal yo.

II. Devan-Fen Pwosesis: Echèl lisier ak elektwòd

Pou pwodwi yon sèl selil sak 100Ah, ou bezwen apeprè 3 a 4 mèt kare nan elektwòd doub-kouvwi. Yon pakèt estanda 10 selil mande pou 40 mèt kare. Ou pa ka melanje ankò nan yon beak oswa yon rad ak yon lam pòtatif.

1. Segondè-Chear Melanjnan echèl 50-lit

Tranzisyon an soti nan yon mixer laboratwa 1 lit nan yon mixer vakyòm doub planèt 50 lit chanje dinamik likid la fondamantalman. Nan pakèt gwo, kontwòl tanperati vin defi prensipal la. Segondè fòs taye jenere entans chalè lokalize, ki ka lakòz lyan PVDF la kristalize oswa sòlvan an evapore prematireman.

Mixer 50L nou bay pou liy pilòt inivèsite yo ekipe ak jakèt refwadisman dlo doub -kouch ak detèktè tanperati milti-pwen PT100. Anplis de sa, degazing vakyòm pandan etap final la melanje se kritik. Nenpòt bul mikwo-ki kwense nan yon pakèt 50 lit pral tradwi nan twou pintwo pandan pwosesis kouch la, sa ki lakòz kwasans katastwofik dendrit ityòm nan yon selil 100Ah.

2. KouchepiKalandriyepou Dansite Enèji

Jan nou te diskite nan analiz anvan nou an sou teknoloji fant mouri, pre-kouvwi ki te mezire pa-negosyab nan echèl sa a. Pou selil 100Ah, chaj mas zòn yo pouse nan limit li yo (souvan depase 20 miligram pou chak santimèt kare pou aplikasyon pou gwo -enèji).

Yon fwa kouvwi ak seche, elektwòd la dwe densifye lè l sèvi avèk yon laprès woulo liv idwolik. Kalandriye yon elektwòd lajè 300mm mande pou dè santèn de tòn presyon lineyè. Si presyon an pa konplètman inifòm atravè woulèt yo, FOIL la pral rid oswa "camber." Nou ekipe machin pilòt kalandriye nou yo ak teknoloji "Roll Bending" ak chofaj endiksyon pou adousi lyan an, sa ki pèmèt pou gwo dansite konpaksyon (egzanp, 3.6 g / cm3 pou katod NMC) san yo pa kraze patikil materyèl aktif yo.

III. Mwayen-Fen Pwosesis: Achitekti Sak la

Asanble a nan yon selil sak se yon egzèsis nan presizyon ekstrèm mekanik. Yon selil 100Ah se pa yon sèl inite elektwochimik; li se yon koneksyon paralèl ki rive jiska 80 oswa 100 kouch endividyèl katod, separateur, ak anod.

1. Z-Pilevs.Liquidation

Pandan ke selil silendrik yo itilize likidasyon, gwo -selil sache fòma yo depann anpil sou Z-Pile. Nan yon Z-machin anpile, yon teren kontinyèl nan séparateur ki plwaye retounen ak lide nan yon modèl "Z", ak fèy disrè nan katod koupe ak anod mete nan pli yo.

Tolerans nan jeni isit la pa padone. Anòd la dwe yon ti kras pi gwo pase katòd la ("Overhang") pou anpeche ityòm plating nan bor yo pandan chaje vit. Si mekanis nan anpile malaligns yon fèy katod sèl pa 0.5 milimèt konsa ke li pwolonje pase anod la, tout selil 100Ah la se yon danje dife. Machin avanse pilòt pilòt nou yo itilize plizyè sistèm vizyon kamera CCD pou fè koreksyon aliyman bouk fèmen-sou vole, asire jeyometri pafè anlèvman pou chak kouch.

2. Fizik milti-kouchSoude à

Yon fwa selil la anpile, tout 80 kouch papye aliminyòm (ki soti nan katod yo) dwe soude nan yon tab aliminyòm, epi tout 80 kouch papye kwiv (ki soti nan anod yo) dwe soude nan yon tab nikèl oswa kwiv.

Sa a pa ka fè ak soude lazè paske FOIL yo mens ta tou senpleman vaporize. Olye de sa, nou itilize ekipman soude ultrasons. Pwosesis sa a sèvi ak gwo -vibrasyon acoustik frekans (tipikman 20 kHz a 40 kHz) aplike anba presyon pou kreye yon soude eta solid-.

Soude 80 kouch pou yon selil 100Ah mande pou gwo pouvwa -souvan 3000 a 4500 Watt. Defi a se "soude pénétration." Si enèji a twò ba, kouch anba yo pa pral kosyon (ki lakòz gwo rezistans entèn). Si enèji a twò wo, sonotrode a (zouti a vibre) pral chire nan kouch anwo yo. NanTOB NEW ENERGY, nou bay konsepsyon sonotrode pèsonalize ak sistèm kontwòl presyon dinamik ki fèt espesyalman pou rapò lou tab-a-yo jwenn nan selil EV-klas yo.

3. Pouch fòme ak Desen gwo twou san fon

Anvlòp yon selil plastwon an fèt ak fim aliminyòm laminated (ALF)-yon konpoze nilon, papye aliminyòm, ak polipropilèn. Pou kenbe gwo pil 100Ah a, yon gwo "gode" dwe frèt -fòme nan ALF la lè l sèvi avèk yon machin pou fòme sak.

Pou selil ki gen gwo -kapasite, pwofondè gode sa a ka depase 10 milimèt. Pandan desen gwo twou san fon, ALF a fè eksperyans ekstrèm estrès tansyon. Si kout pwen an ak mouri yo pa pafètman poli, oswa si presyon an blocage pa kòrèk, kouch aliminyòm nan fim nan pral mikwo-kraze. Ka zo kase envizib sa yo pral pèmèt imidite antre nan selil la pandan lavi li, ki mennen nan anfle katastwofik. Pilòt-machin pou fòme echèl nou yo itilize pwenson servo-kondwi ak koub vitès pwogramasyon pou detire fim nan dousman san yo pa vyole fòs sede li.

IV. Retounen-Fen Pwosesis: Chimi Aktivasyon an

Yon fwa ke chemine a sele andedan twa kote nan sak la, pwosesis la tranzisyon soti nan jeni mekanik tounen nan jeni chimik.

1. Konble elektwolit vakyòmak dinamik mouye

Enjekte elektwolit nan yon selil pyès monnen CR2032 pran kèk segonn. Enjekte 100 a 150 gram elektwolit nan yon pil selil 100Ah ki byen konprese se yon gwo defi idrodinamik. Porosite a nan elektwòd yo konprese ak nanopor yo nan séparateur a kreye rezistans imans kapilè.

Si ou tou senpleman vide likid la nan, li pral pisin nan tèt la, kite sant selil la konplètman sèk. Lè selil la chaje, tach sèk sa yo pral tounen zòn ki mouri, sa ki fòse zòn mouye yo fonksyone a doub pousantaj C-desize yo, detwi selil la imedyatman.

Nan liy pilòt batri nou yo, nou aplike sistèm ranpli elektwolit vakyòm. Yo mete sak ki pa sele a nan yon chanm, epi yo tire yon vakyòm gwo twou san fon, retire tout lè ki soti nan porositë elektwòd yo. Lè sa a, elektwolit la sou fòm piki. Lè presyon atmosferik yo re-entwodwi, li fizikman fòse likid la byen fon nan sant la nan chemine a. Pou selil 100Ah, sik presyon vakyòm -sa a dwe repete plizyè fwa, ki te swiv pa yon peryòd rès aje tanperati ki wo -pou asire total omojèn nan mouye.

2. Fòmasyon, jenerasyon gaz, ak sele segondè

Etap final fabrikasyon an se "Fòmasyon" -premye chaje ak anpil atansyon nan batri a pou kreye kouch Entèfaz Elektwolit Solid (SEI) sou anod la.

Pandan fòmasyon SEI nan yon sistèm elektwolit likid, yon kantite siyifikatif gaz (prensipalman etilèn, idwojèn, ak monoksid kabòn) pwodui. Nan yon selil 100Ah, volim gaz sa a se masiv. Se poutèt sa selil sak yo fèt ak yon "Gas Bag"-yon longè siplemantè, ki pa sele nan sak ALF kote gaz la ka kolekte.

Apre fòmasyon fini sou chanèl tès batri ki gen gwo -presizyon nou yo, selil la transfere nan yon machin sele final vakyòm. Machin sa a pèse sak gaz la nan yon anviwònman vakyòm, ekstrè tout gaz akimile, epi aplike yon sele tèmik final dirèkteman anlè kò selil la. Lè sa a, sache gaz depase an koupe epi jete. Pwosesis sa a mande ekstrèm presizyon pou asire pa gen elektwolit yo aspire ansanm ak gaz la, ki ta ka chanje rapò ak anpil atansyon kalkile likid selil la -a-kapasite.

V. Kontwòl Kalite ak Sekirite nan yon anviwònman inivèsite

Yon Gigafactory endistriyèl gen devwe abri sekirite pou tès selilè. Yon laboratwa inivèsite souvan sitiye nan yon bilding ki ranpli ak etidyan ak lòt depatman rechèch. Se poutèt sa, Pwotokòl Kontwòl Kalite (QC) ak Sekirite pou yon liy 100Ah dwe san defo.

1. Tès ki pa-destriktif

Anvan yo janm chaje yon selil 100Ah, li dwe enspekte. Nou entegre gwo -Voltaj Hi-Pot tès machin yo detekte mikwo-short anvan ranpli elektwolit. Pi enpòtan toujou, nou rekòmande sistèm enspeksyon X-Ray pou verifye aliyman entèn pil Z-. Si yo detekte yon anomali anlè anòd atravè reyon X-, selil la dechèpiye anvan li vin tounen yon risk tèmik ki sove.

2. Jesyon tèmik ak pwotokòl EHS

Pandan sik -tès lavi yon selil 100Ah, yon evènman tèmik ki sove, degaje yon kantite enèji enkwayab, gaz toksik asid fliyorik (HF), ak dife. Ekipman tès batri yo bay pou liy pilòt inivèsite yo dwe loje nan chanm anviwònman ki prèv eksplozyon-ki ekipe ak sistèm sipresyon dife aktif ak vantilasyon echapman rapid-dedye.

VI. Plan Ekonomik: Bati Liy Pilòt 100Ah

Pou bay Envestigatè Prensipal (PI) inivèsite yo ak chèf depatman yo yon kad reyalis pou aplikasyon sibvansyon, isit la se yon layout paramèt konseptyèl ekspresyon pou yon liy pilòt estanda 100Ah NMC/Graphite ki enjenyè paTOB NEW ENERGY:

VII. Konklizyon: Sant Inovasyon Pwochen-Jenerasyon an

Bati yon liy pilòt selil 100Ah nan yon inivèsite se yon travay moniman. Li transfòme yon depatman chimi nan yon vrè sant manifakti avanse. Li pèmèt chèchè yo pwouve ke nouvo materyèl yo ka kenbe tèt ak konpresyon fizik kalandriye, estrès tèmik nan gwo -chea melanje, ak dinamik likid konplèks nan mouye vakyòm.

Lè yon inivèsite ka prezante done sik-lavi ki pwodui nan yon selil pafè 100Ah fabrike entèn, yo pa jis pibliye papye ankò-yo ap dikte avni chèn ekipman pou otomobil la.

NanTOB NEW ENERGY, nou konprann ke chèchè akademik yo pa nesesèman enjenyè mekanik. Se poutèt sa apwòch nou an nan laboratwa batri inivèsite yo se holistic. Nou pa lage palèt ekipman nan waf chaje a; nou desine etablisman an, entegre machin yo, fòme etidyan post-doktora yo sou pwotokòl operasyon endistriyèl yo, epi nou bay rezèv materyèl kontinyèl ki nesesè pou kenbe liy pilòt la ap fonksyone. Nou bati pon an atravè Valley of Death, ki pèmèt inovasyon ou yo rive nan mond komèsyal la.

Konsènan TOB NEW ENERGY

TOB NEW ENERGYse yon founisè solisyon yon sèl-stop rekonèt globalman pou endistri batri a, ki dedye a akselere komèsyalizasyon teknoloji avanse depo enèji. Ekspètiz nou an anglobe tout sik lavi batri a, bay solisyon konplè pou rechèch laboratwa batri, liy pwodiksyon pilòt-echèl, ak enstalasyon fabrikasyon an mas totalman otomatize. Nou satisfè tout chimi dominan ak émergentes, tankou Lityòm-ion, Solid-Eta, Sodyòm-ion, ak Lityòm-souf.

Lè w konbine dènye -ekipman batri pèsonalize yo, materyèl batri yo teste sevè, ak konsiltasyon teknik san parèy,TOB NEW ENERGYpèmèt inivèsite yo, enstiti rechèch yo, ak manifaktirè selil mondyal yo fè tranzisyon san pwoblèm soti nan elektwochimi konseptyèl yo al nan mache-pwodwi dirijan yo. Nou se patnè jeni devwe ou nan pouswit batri final la.