在過去的十年中，鋰電池行業(yè)從半自動轉(zhuǎn)向單機自動化，然后逐漸走向全自動化和智能化。在此過程中，電池生產(chǎn)過程幾乎沒有重大變化。

然而，隨著對電池的需求每年持續(xù)飆升超過100%，電池材料系統(tǒng)不斷升級，電池生產(chǎn)過程將不可避免地面臨升級，以適應電池生產(chǎn)規(guī)模和電池系統(tǒng)的變化。與之相對應的是，電池設(shè)備作為鋰電池行業(yè)的重要組成部分，也迎來了新的突破機遇。

 

電池生產(chǎn)工藝和設(shè)備的發(fā)展趨勢

未來，儲能電池的發(fā)展趨勢將從單一的小電池發(fā)展到更大的容量。鋰電池生產(chǎn)設(shè)備公司必須確保這種大型電池單元的制造精度和高制造效率。隨著電池兼容性的提高，零件的加工精度和部件的裝配精度也應相應提高。

要解決鋰電池大規(guī)模制造的問題，首先必須提高設(shè)備的效率。鋰電池設(shè)備的生產(chǎn)效率主要從兩個方面解決。

一是提高設(shè)備的生產(chǎn)速度，使用更快、更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和控制方法；另一個是減少設(shè)備運行所消耗的時間，即輔助時間。由此看來，鋰電池生產(chǎn)設(shè)備的更新迭代正朝著規(guī)?；⒏呔?、高可靠性、集成智能化的方向發(fā)展。

 

 

從鋰電池生產(chǎn)工藝優(yōu)化的角度來看，集成智能設(shè)備比單機設(shè)備具有更高的生產(chǎn)穩(wěn)定性、更高的自動化程度，對電池生產(chǎn)工藝的適應性更全面、更強大。同時，集成智能設(shè)備在降低制造企業(yè)的人力和土地成本、縮短工藝連接和減少材料損失方面也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

 

電池材料技術(shù)與電池生產(chǎn)技術(shù)的深度融合

在整個電池生產(chǎn)過程中，它是從納米級材料加工操作到米級設(shè)備生產(chǎn)和加工的過程。過去，鋰電池生產(chǎn)主要側(cè)重于基于牛頓力學的設(shè)備制造效率、制造質(zhì)量和成本的控制。主要控制是材料的物理位置、速度、加速度、慣性、摩擦、阻力和其他參數(shù)。

相對而言，這些控制是宏觀的，過程的可見性和可觀察性相對容易控制?；谶@樣一個事實，即電池是在內(nèi)部電場作用下離子遷移的過程，而電子轉(zhuǎn)移的過程是從外部反映出來的。這樣的工藝決策必須從微觀角度出發(fā)，使用量子力學來控制電池的生產(chǎn)和使用過程。

考慮電池生產(chǎn)和制造后電池結(jié)構(gòu)和組成的演變、電子和離子的傳輸行為、界面問題和性能規(guī)模效應對電池的影響、充電和放電過程中電池界面的變化以及過程的性能和規(guī)模變化。需要考慮內(nèi)部分子和離子之間的耦合效應、溫度效應和形狀體積變化，然后控制電池的安全性、自放電、循環(huán)壽命、能量密度和功率密度。

 

 

這需要從微觀角度更多地考慮電池生產(chǎn)過程的熱力學、動力學和穩(wěn)定性。然而，目前還沒有完整的理論模型來管理和控制電池生產(chǎn)方面的這些復雜過程。這是一個多物理耦合、多變量、異構(gòu)數(shù)據(jù)、多尺度形狀控制、固有控制規(guī)律和海量數(shù)據(jù)管理問題的問題。

可以采用的方法是基于定性趨勢分析和大數(shù)據(jù)建模的機器學習和優(yōu)化建模方法，利用量子力學理論找出電池的內(nèi)部科學規(guī)律，并進行過程優(yōu)化、決策和控制。

建立分析方法和評估方法，以實現(xiàn)可重構(gòu)、大規(guī)模和定制的電池生產(chǎn)。最終解決了離子遷移、發(fā)熱和傳熱、內(nèi)壓控制、實現(xiàn)工藝變形、SEI膜、鋰枝晶控制等問題。

 

電池生產(chǎn)的整合和制造原理的變化

上一節(jié)從微觀量子的角度討論了電池生產(chǎn)中需要考慮的微觀問題。廣義狀態(tài)變量用于量化鋰離子電池中宏觀和微觀耦合電化學反應的多物理控制過程中電池的電化學過程。

利用多方向流動的光滑粒子動力學數(shù)值模擬技術(shù)，開發(fā)了一個可以考慮電極介觀微觀結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型，以模擬放電過程中電池內(nèi)部的離子濃度場。微觀細節(jié)的分布，如固相和液相電勢場和開關(guān)電流密度，以及電池的宏觀性能，如輸出電壓等。

 

 

基于此，可以分析和揭示電池充電和放電過程的基本物理和化學機制、電池的宏觀性能與構(gòu)成電極的固體活性材料的粒度之間的關(guān)系。

干電極制造是在介觀粒子動力學理論的指導下，將電極制造中的混合、攪拌、涂覆、干燥、軋制等過程集成在一起。激光模切和卷繞的集成、激光模切和堆疊的集成以及后續(xù)組裝過程合并到一個設(shè)備中也是重要的趨勢。

未來，可能只有三種電池設(shè)備，即：極靴設(shè)備、組裝設(shè)備和測試設(shè)備。當然，這是制造商的未來和理想。這需要材料、電池生產(chǎn)和設(shè)備的共同努力和進步。

 

電池生產(chǎn)工藝和電池結(jié)構(gòu)簡化

鋰電池生產(chǎn)過程中每個工藝部分的設(shè)備顯著影響電池性能，電池生產(chǎn)過程的長度影響電池單元制備的一致性和可控性。板材制造和電池形成過程的簡化是一個成功的例子。

滾切一體機、模切卷繞一體機、沖切復合一體機等設(shè)備的誕生，一方面簡化了流程，增加了設(shè)備的閉環(huán)控制。另一方面，它減少了原材料復雜運輸路線造成的損失成本，并節(jié)省了人力。

 

 

圍繞電池性能和電池生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化將為電池行業(yè)的未來發(fā)展帶來翻天覆地的變化。例如，電池盒的形狀、尺寸和極連接隨性能、制造和連接要求而變化，內(nèi)部集電器和極連接根據(jù)電池回收的要求而變化。

 

結(jié)論

隨著新能源鋰電池應用需求的不斷擴大，領(lǐng)先的鋰百強制造商通過不斷擴張以降低成本實現(xiàn)了規(guī)模，并對電池生產(chǎn)線技術(shù)、性能和生產(chǎn)效率提出了更高的要求。

鋰電池設(shè)備對鋰電池生產(chǎn)技術(shù)、鋰電池產(chǎn)量和生產(chǎn)效率的不斷提高起著關(guān)鍵作用。創(chuàng)新能力是電池生產(chǎn)過程的核心能力。鋰電池設(shè)備的更新迭代和鋰電池生產(chǎn)技術(shù)的進一步突破需要密切合作。