Línea de producción de baterías de iones de litio

Ya se ha proyectado que la tecnología de las baterías de iones de litio será la tecnología que dará el salto para brindar soluciones de almacenamiento estacionario que permitan el uso efectivo de fuentes de energía renovables.

La tecnología de batería de litio ya se está utilizando para aplicaciones de potencia reducida como la electrónica de consumo y los instrumentos de potencia.

Como resultado de una investigación y un avance en profundidad, la tecnología se ha desarrollado hasta el punto en que existe la posibilidad de que haya baterías de litio fiables y seguras a bordo para vehículos eléctricos y eléctricos híbridos, así como conectadas a molinos de viento y células solares.

Equipo de línea de producción de baterías de iones de litio

Los equipos o materiales utilizados en la línea de producción de baterías de iones de litio incluyen:

· Materiales catódicos

Los materiales de cátodo notables consisten en:

· Óxidos de litio-metal

· Olivinas

· Óxidos de vanadio y;

· Óxidos de litio recargables.

Sin embargo, los óxidos de once, doce capas que contienen níquel y cobalto son en realidad los materiales más investigados para las baterías de litio. Esto se debe a que revelan un mayor equilibrio en el rango de alto voltaje.

Pero el cobalto tiene una disponibilidad finita de forma natural y es tóxico. Por lo tanto, es un gran obstáculo para cualquier fabricación en masa. Para el manganeso, proporciona una sustitución de costo reducido con un umbral térmico aumentado y buenas capacidades de velocidad, pero tiene un hábito cíclico finito.

Posteriormente, las combinaciones de níquel, manganeso y cobalto se utilizan con frecuencia para mezclar las propiedades ideales y reducir cualquier forma de inconveniente.

En cuanto al óxido de vanadio, tiene una enorme capacidad y una cinética ideal. Pero, como resultado de la extracción e inserción de litio, este material tiende a volverse amorfo y esto limita el comportamiento cíclico.

· Materiales anódicos

Los materiales aquí consisten en:

· Intemetálicos o probablemente silicio.11

· Grafito

· Materiales de aleación de litio

· Litio, etc.

Aquí, el litio se considera a menudo como el material directo que se utiliza, pero revela problemas con el comportamiento del ciclo, así como el crecimiento dendrítico, que provoca cortocircuitos. Además, los ánodos carbonosos son el material anódico más utilizado debido a su bajo costo y fácil disponibilidad.

Pero, su capacidad teórica es bastante pobre en 372 mAh / g en comparación con la densidad de carga del litio de 3862 mAh / g.

Se han realizado esfuerzos con diversos nanotubos de carbono y grafito novedosos, ya que se ha intentado aumentar la capacidad, pero el problema es el alto costo de procesamiento.

Mientras tanto, el silicio tiene una capacidad muy alta de aproximadamente 4199 mAh, que corresponde a una composición de Si5Li22.

· Electrolitos

Las baterías seguras y duraderas merecen electrolitos grandes que puedan soportar activamente todo el voltaje existente y el aumento de temperaturas, así como una larga vida útil al tiempo que brindan una mayor movilidad para el litio.

Los tipos de electrolitos disponibles son:

· Polímero

· Líquido

· Electrolitos de estado sólido, etc.

La descomposición del electrolito y las reacciones secundarias altamente exotérmicas en las baterías de litio pueden producir un efecto que se conoce como fuga térmica.

Con esto, la selección de un electrolito a veces implica un compromiso entre el rendimiento electroquímico y de inflamabilidad.

Los electrolitos tienen separadores que tienen un mecanismo de apagado térmico incorporado y exquisitos sistemas de gestión térmica externos adicionales que se unen a los módulos y paquetes de baterías.

Además, los líquidos iónicos se han puesto en consideración debido a su equilibrio térmico. Pero tienen un obstáculo central que incluye la disolución del litio fuera del ánodo.

Hay electrolitos poliméricos que también son polímeros conductores iónicos. A veces se mezclan en compuestos con las nanopartículas cerámicas, lo que a su vez da como resultado un aumento de la conductividad y una resistencia a voltajes extremadamente altos.

Para los electrolitos sólidos, son vidrios cerámicos de iones de litio y cristales conductores. Revelan un rendimiento de temperatura reducida muy pobre debido al hecho de que la movilidad del litio en el sólido disminuye significativamente a bajas temperaturas.

· Separadores

El separador de batería en realidad separa físicamente los dos electrodos entre sí, evitando problemas relacionados con un cortocircuito.

Entonces, para un electrolito líquido, el separador es un material de espuma que generalmente se empapa con el electrolito y hace que permanezca en un lugar.

Por lo tanto, debe asumir el papel de un aislante electrónico y, al mismo tiempo, tener una resistencia electrolítica mínima, un alto equilibrio mecánico y una resistencia química a la degradación en el entorno electroquímico aumentado.

Además, los separadores suelen tener una función de seguridad conocida como apagado térmico. Cuando está a temperaturas elevadas, derrite o cierra el poro en un intento por detener el transporte de litio sin perder el equilibrio mecánico.

Proceso de la línea de producción de baterías de iones de litio

En general, la descarga de la batería se basa estrictamente en la difusión de iones de litio que va del ánodo al cátodo a través del colector de corriente. El mecanismo de movimiento se basa principalmente en el proceso de difusión.

El proceso implica; entrega de litio a la parte superior del ánodo, transición ay difusión a través del electrolito y transición y difusión en el cátodo.

Tenga en cuenta que la difusión es en realidad el factor más limitante en el aumento de la carga y descarga de corriente, así como en el rendimiento de temperatura reducida.

Además, el proceso de desintercalación e intercalación desarrolla una transformación de volumen en los materiales de los electrodos que están activos.

La forma en que se fabrican las celdas de las baterías de litio consiste en los electrolitos que se forman a partir de las pastas de materiales en polvo activos, solventes, aglutinantes, aditivos y se fijan a las máquinas de recubrimiento para esparcirse por todas las láminas colectoras recientes.

Estas láminas colectoras incluyen aluminio para el área del cátodo y cobre para el área del ánodo.

Luego, los componentes se apilan en pilas separador-ánodo y separador-cátodo y se sigue devanado a las celdas cilíndricas, inserción en las cajas cilíndricas y la soldadura de la lengüeta conductora.

A continuación, las celdas se llenan con electrolito, y el electrolito tendrá que configurar el separador para que lo empape y también humedezca los electrodos. El proceso de remojo y mojado es la fase más lenta así como el factor determinante en la velocidad de la línea de producción.

Después de eso, todos los demás acuerdos, aislantes y dispositivos de seguridad que se necesitan también se conectan y conectan rápidamente. Las celdas se cargan por primera vez y también se prueban.

Línea de producción automática de baterías de iones de litio

En general, la seguridad de la tecnología de las baterías de litio sigue siendo una preocupación importante, ya que la vida útil no es suficiente y es bastante cara. Las baterías se fabrican en una línea de producción a gran escala que consta de:

· Formación de electrodos

· Apilamiento

· Inspección

· Embalaje y;

· Procesos de envío

Las baterías son necesarias en los sectores de optimización, desarrollo de materiales y procesamiento.

En resumen

No hay duda de que la química de las celdas de litio proporciona las alternativas ideales para el almacenamiento de energía eléctrica para aplicaciones de mayor energía y alta potencia como almacenamiento de papelería y transporte como resultado de sus perspectivas electroquímicas, densidad de energía y capacidad teórica.