Lithiumbatterien versorgen unsere Smartphones, Elektrofahrzeuge und mehr mit Strom. Ohne diese Technologie wären wir an Steckdosen gebunden.
In diesem Artikel erklären wir, wie Lithiumbatterien hergestellt werden, und behandeln die Materialien, Herstellungund Montageprozess.
Was sind Lithium-Ionen-Batterien?
Lithium-Ionen-Batterien sind wiederaufladbare Stromquellen, die Lithium-Ionen zur Spannungserzeugung nutzen. Sie gehören zu den Optionen für wiederaufladbare Batterien mit der höchsten Energiedichte und der längsten Lebensdauer.
Sechs verschiedene Arten von Lithiumbatterien existieren. Hier bei Holo Battery verwenden wir hauptsächlich NCM- und LiFePO4-Chemie.
Welche Materialien werden zur Herstellung einer Lithiumbatterie benötigt?
Lithiumbatterien bestehen hauptsächlich aus folgenden Materialien:
Lithium-Batteriezellen
Lithiumbatterien in Solarsystemen, Elektrofahrzeugen und Wohnmobilen bestehen aus vielen kleineren Einzelzellen mit jeweils einem Anode, Kathode, Und Elektrolyt. Hersteller verbinden diese Zellen miteinander, um die erforderliche Leistung zu erzeugen.
Batterien erzeugen Strom, indem sich Elektronen von der Anode durch den Elektrolyten zur Kathode bewegen. Die Anode ist ein oxidierendes Metall und die Kathode ist typischerweise ein Lithiumoxid. Der Elektrolyt, eine Lithiumsalzlösung, liefert die überschüssigen Elektronen für die Funktion der Batterie.
Elektronik und Komponenten
Einzelne Batteriezellen werden über Drähte und Kabel zu einem größeren, leistungsstärkeren Batteriepaket verbunden Terminals. Die Zellen’ Positive und negative Enden sind über Kupfer- und Aluminiumkomponenten miteinander verbunden, sodass die Elektronen reibungslos fließen können.
Jeder Akku enthält außerdem eine Batteriemanagementsystem (BMS) das die Temperatur des Akkus und das Laden/Entladen einzelner Zellen überwacht.
Batteriegehäuse
Das Batteriegehäuse ist ein kritisches Element – Es schützt die Batterien vor äußeren Einflüssen, die die Funktion der Batterie beeinträchtigen könnten. Verbundwerkstoffe sind leicht und beständig gegen Feuer, Unfallschäden und Korrosion.
Wie werden Lithiumbatterien hergestellt?
Der Herstellungsprozess für Lithiumbatterien ist streng, von der Zellproduktion bis zum Zusammenbau des Batteriepacks, um Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
Zellproduktion
Lithiumbatteriezellen werden in mehreren Schritten hergestellt:
1. Material Preparation: The raw materials (cathode and anode materials, electrolyte, separator, etc.) need preparation and processing before mixing. This involves steps like purification, grinding, and calcination.
2. Mixing: Active material, conductive additives, binders, and solvents are combined to create a slurry.
3. Coating: The slurry is coated onto a current collector foil and dried to form a porous electrode coating.
4. Cutting: The coated electrode is cut into slices using a roller slitting machine.
5. Stacking or winding: The anode, cathode, and separator are either stacked or wound into a spiral, depending on the battery type.
6. Marking: The positive and negative sides are marked.
7. Elektrolyt einspritzen: Eine Lithiumsalzlösung wird in die Batterie eingespritzt.
8. Versiegelung: Die Batteriezelle ist versiegelt und einsatzbereit.
9. Formation: Nach der Versiegelung wird die Batterie a “Bildung” Prozess, um die Materialien zu aktivieren und die Leistung der Zelle zu stabilisieren. Dabei handelt es sich um Lade- und Entladezyklen.
Zusammenbau des Akkupacks
Schauen wir uns nun an, wie Akkus hergestellt werden.
Der Hersteller schweißt die Zellen sowohl auf der Anoden- als auch auf der Kathodenseite an Platten und montiert sie dann zu Paketen. Sie testen und passen die Pakete an, um die gewünschte Amperestundenzahl zu ermitteln.
Als nächstes bauen sie die Packs in einem Gehäuse zusammen, schließen sie an das BMS an und testen die volle Batterie, um Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
Die Bedeutung der Fertigungsqualität
Die Gewährleistung einer sicheren, leistungsstarken Batterie erfordert einen strengen Prozess.
Lithiumbatterien stellen große Sicherheitsrisiken dar, da fehlerhafte Herstellung oder unsachgemäße Verwendung auslösen können thermisches Durchgehen – ein Feuer, das schwer zu löschen ist.
Auch minderwertige Akkus leiden unter Leistungsproblemen.
Daher ist es wichtig, einen vertrauenswürdigen Batteriehersteller zu engagieren.
Bei Holo Battery halten wir strenge Qualitätsstandards ein und testen Zellen und Batterien während der Herstellung gründlich. Unser proprietäres Batteriemanagementsystem verhindert gefährliche Betriebszustände.
FAQs
Sind Lithiumbatterien recycelbar?
Altbatterien können zur Wiederverwendung von Lithium recycelt werden, die Verfahren sind jedoch noch neu, anspruchsvoll und kostspielig. Viele Lithiumbatterien haben zudem noch nicht das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, sodass ein Recycling noch nicht erforderlich ist. Da immer mehr Batterien recycelt werden müssen, ist die Verbesserung der Prozesse von entscheidender Bedeutung für eine nachhaltige Zukunft und um den Abbau der Ressourcen der Erde zu vermeiden. Unternehmen finden bessere Möglichkeiten, Batterien wiederzuverwenden.
Können Lithium-Ionen-Batterien explodieren?
Ja, Lithium-Ionen-Akkus können unter bestimmten Bedingungen wie Überladung, Überhitzung, Herstellungsfehlern und äußeren Schäden explodieren. Daher sind Sicherheitsmaßnahmen bei der Montage, wie Punktschweißen und der Einbau eines BMS, von entscheidender Bedeutung, um einen Batterieausfall zu verhindern.
Wie lange halten Lithium-Ionen-Akkus?
Generally, lithium-ion batteries can last 2 to 5 years with normal use. Proper care can extend their lifespan even further.
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