Flusso di processo produttivo standard per batterie agli ioni di litio polimeriche (batterie LiPo).
2026-07-20
Diagramma di flusso del processo produttivo per batterie agli ioni di litio polimerici
Fase 1: Preparazione degli elettrodi
- Miscelazione dei materiali (miscelazione di fanghi)
- Elettrodo positivo: il materiale attivo (LiCoO₂, NMC, LFP, ecc.), l'agente conduttivo (nero di carbonio), il legante (PVDF) e il solvente (NMP) vengono miscelati in una sospensione omogenea.
- Elettrodo negativo: vengono miscelati il materiale attivo (grafite, silicio-carbonio), l'agente conduttivo, il legante (SBR, CMC) e il solvente (acqua deionizzata).
- Rivestimento
- La sospensione positiva viene spalmata su un foglio di alluminio; la sospensione negativa su un foglio di rame. Questo processo viene eseguito utilizzando una macchina per rivestimento a fessura o a trasferimento per ottenere uno spessore uniforme.
- Asciugatura
- Gli elettrodi rivestiti passano attraverso un lungo forno per far evaporare completamente il solvente.
- Calandra (Pressatura a rulli)
- Gli elettrodi essiccati vengono compressi tra rulli ad alta pressione per raggiungere la densità e la porosità desiderate, garantendo una buona adesione.
- Intaglio e intaglio
- Le grandi lamine di elettrodi vengono tagliate in strisce più strette della larghezza richiesta. Le linguette positiva e negativa vengono quindi tagliate (intagliate) per consentire la successiva saldatura.
Fase 2: Assemblaggio della cella (cella a sacchetto) 6. Saldatura della linguetta
- Le linguette metalliche (alluminio per il polo positivo, nichel o rame nichelato per il polo negativo) vengono saldate a ultrasuoni sui rispettivi collettori di corrente degli elettrodi.
- Preparazione del separatore
- Un separatore polimerico poroso (ad esempio, PP, PE o un separatore rivestito) viene tagliato su misura, leggermente più grande degli elettrodi.
- Impilamento (piegatura a Z o laminazione)
- Gli elettrodi e i separatori vengono impilati alternativamente in una sequenza precisa: elettrodo negativo → separatore → elettrodo positivo → separatore → elettrodo negativo... (per una configurazione bipolare). In alternativa, si può utilizzare un metodo di avvolgimento a Z.
- Formazione della sacca
- La pellicola laminata in alluminio viene formata (mediante stampaggio profondo) in una tasca per alloggiare il nucleo dell'elettrodo impilato.
- Inserimento del nucleo e sigillatura della linguetta
- Il nucleo dell'elettrodo impilato viene inserito nella busta preformata. Le guarnizioni superiori e laterali (ad eccezione del lato di riempimento dell'elettrolita) vengono termosaldate, lasciando sigillata l'area della linguetta e aperto un lato.
Fase 3: Formazione e rifinitura
- Cottura sottovuoto
- Le celle semilavorate sigillate vengono cotte ad alta temperatura sotto vuoto per rimuovere l'umidità residua (fase fondamentale per prevenire la formazione di HF).
- Riempimento con elettroliti
- In una camera asciutta (punto di rugiada compreso tra -40 °C e -60 °C), l'elettrolita (sale di litio LiPF₆ in solventi organici) viene iniettato nella cella attraverso l'apertura rimanente.
- Sigillatura finale (sottovuoto)
- La cella viene collocata in una camera a vuoto per rimuovere i gas e garantire la penetrazione dell'elettrolita, dopodiché il lato finale viene termosaldato.
- Bagnare (Immergere)
- Le celle riempite vengono lasciate riposare per diverse ore o giorni a temperatura elevata per garantire il completo assorbimento dell'elettrolita in tutti i pori dell'elettrodo.
- Precarica e formazione
- Le celle vengono sottoposte a una carica iniziale a bassa corrente (da C/20 a C/10) su un ciclatore di formazione. Questo processo crea lo strato di interfaccia elettrolitica solida (SEI) sull'elettrodo negativo, elemento cruciale per la stabilità e la sicurezza.
- Durante la formazione, vengono prodotti gas (etilene, ecc.). La sacca potrebbe gonfiarsi.
- Degassamento e sigillatura secondaria
- La cella riempita di gas viene forata in una camera a vuoto, il gas interno viene evacuato e l'area viene immediatamente sigillata a caldo (formando la "sigillatura di degassamento" finale).
- Invecchiamento
- Le celle vengono conservate a temperatura ambiente o a temperatura elevata (ad esempio, 45 °C) per diversi giorni per stabilizzare l'interfaccia SEI e rilevare autoscarica o micro-cortocircuiti.
- Rifilatura e ispezione visiva
- La pellicola e le linguette in eccesso della busta vengono rifilate alle dimensioni finali. Un'ispezione visiva verifica la presenza di fori, corrosione o sigillature difettose.
Fase 4: Test e confezionamento
- Classificazione per capacità (smistamento)
- Le celle vengono sottoposte a uno o più cicli completi di carica-scarica (ad esempio, 1C/1C) su apparecchiature di test automatizzate. Vengono registrati la capacità effettiva, la resistenza interna (ACIR) e la tensione.
- Misurazione dell'autoscarica
- Le celle vengono caricate completamente e conservate per un periodo definito (ad esempio, 7 giorni), dopodiché viene misurata la caduta di tensione per identificare le celle difettose.
- Test di OCV e isolamento
- Vengono controllati la tensione a circuito aperto e la resistenza di isolamento (tra le linguette e la lamina della busta).
- Controllo delle dimensioni e dell'aspetto
- Sistemi di visione automatizzati o calibri manuali verificano spessore, larghezza, lunghezza e allineamento delle linguette.
- Confezione
- Le cellule vengono confezionate in vassoi con materiale antistatico, sigillate sottovuoto con essiccante oppure inserite nella confezione finale destinata al consumatore.
Processi di supporto chiave (non mostrati nel flusso principale ma fondamentali)
- Preparazione degli elettroliti (Miscelazione di solventi e LiPF₆ in un ambiente asciutto/in camera a guanti)
- Rivestimento del separatore (ad esempio, rivestimento ceramico per la stabilità termica)
- Sistema di gestione della batteria (BMS) accessorio (per pacchi multicella)