Cómo hacer pilas - Una guía esencial para saber
La fabricación de baterías es una parte importante del sector energético que proporciona una fuente constante de energía para nuestra vida cotidiana. Este artículo se centra en cómo hacer una bateríaque ayuda a comprender el proceso de fabricación de pilas.
Concepto básico de batería
Una batería es un dispositivo de almacenamiento de energía que convierte la energía química en energía eléctrica. El principio de alimentación de las pilas se basa en las reacciones químicas y el movimiento de electrones para realizar la generación y liberación de energía eléctrica. Estructura de la batería normalmente incluye los materiales del ánodo, el cátodo, el electrolito, el separador y los colectores de corriente. Las pilas secundarias, también conocidas como pilas recargables（puede hacer clic aquí para saber más sobre las mejores pilas recargables）, son pilas que pueden recargarse una vez descargada la batería para que el material activo pueda activarse y seguir utilizándose.
Tipos de pilas
Hay pilas físicas, químicas y biológicas.
Las baterías físicas lo son: células solares, baterías nucleares supercondensadores.
Las pilas químicas pueden dividirse en: baterías primarias, baterías secundarias, pilas de combustible.
Las pilas biológicas son: pilas microbianas, pilas enzimáticas.
Pronto se comercializarán células solares comunes, baterías primarias, baterías secundarias de litio y baterías de sodio, pila de combustible de hidrógeno será neutra en carbono, pico de carbono de la fuente de energía definitiva.
Materiales necesarios antes de cómo hacer la batería
Materiales para ánodos (por ejemplo, óxido de litio y cobalto)
Material del electrodo negativo (por ejemplo, grafito)
Electrolito (por ejemplo, electrolito líquido o electrolito sólido)
Diafragma
Carcasa de la batería y cables
Herramientas y equipos especializados (por ejemplo, mezcladoras, recubridoras, prensas, etc.)
¿Cómo se fabrica una pila?
- Fabricación de una célula eléctrica (Cell)
- Mezcla y agitación de materiales
En la producción de pilas de batería, las materias primas deben dosificarse y mezclarse con precisión. El proceso de mezcla y agitación consiste en realizar la mezcla homogénea de varias materias primas para garantizar el rendimiento estable de la batería. - Preparación de los electrodos positivo y negativo
Una vez mezclados y combinados, los materiales de los electrodos positivo y negativo deben prepararse en obleas de electrodo positivo y negativo mediante los procesos de prensado y formación de moldes. Durante el proceso de preparación, es necesario controlar estrictamente el grosor, la densidad y otros parámetros de los materiales para garantizar el rendimiento y la calidad de las obleas de electrodos positivos y negativos. - Montaje del núcleo: Las láminas de los electrodos positivo y negativo, el diafragma y el electrolito se laminan y ensamblan siguiendo un orden y un método determinados para formar una estructura preliminar del núcleo.
- Encapsulado del núcleo eléctrico: Sellar y fijar el núcleo eléctrico fabricado. En el proceso de encapsulado, es necesario garantizar que haya una cierta capa aislante entre el núcleo eléctrico y la carcasa para evitar que el núcleo eléctrico sufra cortocircuitos y otros accidentes de seguridad.
- Producción de módulos
- Conectar las celdas de batería encapsuladas con el sistema de gestión de baterías (BMS) para formar un módulo de celdas de batería completo. Este paso implica la elección de la conexión entre la célula de la batería y el BMS, la tecnología de soldadura y los requisitos de rendimiento del sellado, lo que está directamente relacionado con el rendimiento general y la seguridad del módulo de la batería.
- Los módulos de batería comunes pueden dividirse en tres formas: soldadura, atornillado y crimpado mecánico, según la conexión entre la célula de la batería y la barra conductora.
Los métodos de soldadura incluyen principalmente la soldadura por láser, la soldadura por ultrasonidos y la soldadura por resistencia, con una alta eficiencia, fácil de realizar las características de la producción automatizada. - El método de atornillado es relativamente sencillo, se utiliza para tornillos antiaflojamiento para fijar la conexión entre la célula de la batería y la barra colectora, especialmente adecuado para sistemas de baterías individuales de gran capacidad. El prensado mecánico se basa en la deformación elástica de las piezas conductoras para mantener la conexión eléctrica entre la batería y el circuito, con las ventajas de un desmontaje flexible y una alta tasa de reciclaje.
- Producción de baterías (Pack)
- La mejor batería consta de varios módulos de batería, el montaje de módulos de baterías requiere un grado moderado de estanqueidad, los componentes estructurales tienen suficiente resistencia. Módulos de la batería se fijan generalmente a la tuerca en la parte inferior de la caja utilizando tornillos largos a través del módulo, también hay paquetes de baterías con el fin de ahorrar espacio, el uso de la forma de módulo de doble capa.
- Hay conectores de alta y baja tensión distribuidos en el pack de baterías o BMS, que requieren el uso de herramientas basadas en sensores para la recogida de datos y el apriete. En el interior del pack hay mazos de cables de alta tensión positivos y negativos totales que deben conectarse al conjunto, y esta parte de la conexión tiene una tensión de cientos de voltios, por lo que es necesario aislarla.
- Las baterías suelen ser de aluminio, con docenas de tornillos que conectan la tapa superior a la carcasa inferior. Al apretarlos, es necesario garantizar una distribución uniforme de las tensiones para evitar que decaiga el par de apriete.
Pruebas y optimización del rendimiento de las baterías
- Prueba de tensión y capacidad
- Prueba de tensión
Para las baterías recién fabricadas, el primer paso es realizar una prueba de tensión en circuito abierto. - Prueba de capacidad
Adopta el método de descarga de corriente constante para probar la capacidad de la batería. - Flujo de pruebas de ciclo de vida
- Preparación del equipo de ensayo
Elija un comprobador de ciclos de baterías profesional para asegurarse de que puede controlar con precisión los parámetros de carga y descarga. - Ajuste de los parámetros de prueba
En el caso de las baterías de iones de litio, el proceso de carga suele adoptar el modo de corriente constante - tensión constante. - Proceso de prueba cíclica
Después de iniciar el prueba de bateríaEl comprobador de ciclos de baterías realiza automáticamente ciclos de carga y descarga de acuerdo con los parámetros establecidos.
- Prueba de rendimiento de seguridad
- Prueba de sobrecarga: Conecte la batería al equipo de prueba de sobrecarga y ajuste la tensión de carga por encima de la tensión de carga normal.
- Prueba de sobredescarga: Descarga a una tensión inferior a la tensión de corte normal.
Prueba de cortocircuito: cortocircuite los terminales positivo y negativo de la batería con un cable de baja resistencia para generar instantáneamente una corriente elevada. Controle si la batería presenta fenómenos de sobrecalentamiento, incendio o explosión; en circunstancias normales, el circuito de protección interno de la batería debería cortar rápidamente el circuito. - Optimización del proceso basada en los resultados de las pruebas
- Ajuste del material del electrodo
Si el resultado de la prueba de capacidad es inferior al esperado, puede ser necesario ajustar la proporción de materiales de electrodos positivos o negativos. - Mejora del proceso de montaje
Si se detectan problemas durante la prueba de rendimiento de seguridad, como que el circuito de protección de la batería no corta el circuito a tiempo durante la prueba de cortocircuito, es necesario comprobar si las lengüetas de los electrodos del interior de la batería están bien apiladas, si el diafragma está dañado y si los cables están bien conectados, así como otros aspectos del proceso de montaje. - Optimización de electrolitos
Considere la posibilidad de optimizar la fórmula del electrolito cuando la capacidad de la batería disminuya mucho en un entorno de baja temperatura.
Precauciones en la fabricación de pilas
Al fabricar pilas, es necesario prestar atención a la selección y el almacenamiento de los materiales para garantizar la pureza y estabilidad de los materiales positivo y negativo, el electrolito y el diafragma para evitar que las impurezas afecten al rendimiento. Durante el proceso de producción, debemos cumplir estrictamente las normas de seguridad, llevar guantes aislantes y utilizar herramientas aisladas para evitar cortocircuitos.
El entorno de trabajo debe mantenerse seco y limpio para evitar que se mezclen virutas de metal y otras sustancias conductoras. Al mismo tiempo, hay que prestar atención a la calidad y el sellado de la carcasa y los cables de la batería para garantizar su seguridad y fiabilidad. Cada paso de la operación debe ser cuidadoso para garantizar la alta calidad de la producción de la batería.
Conclusión
