March 5, 2025
Khám phá sự phức tạp của việc
kiểm tra pin và các tiêu chuẩn nghiêm ngặt phải được áp dụng trong quy trình
này.
Ba điểm chính
- Kiểm soát chất lượng (QC) pin
lithium-ion có nhiều điểm tương đồng với ngành dược phẩm và sản xuất hóa chất
đặc biệt. Các tiêu chuẩn QC nghiêm ngặt và các bước sản xuất phức tạp trong quy
trình sản xuất pin đòi hỏi việc kiểm tra vật liệu kỹ lưỡng, kiểm soát nhiễm bẩn
và yêu cầu độ chính xác cao tương tự.
- Kiểm tra pin lithium-ion bao gồm
kiểm tra các thành phần điện, cũng như xem xét hệ thống xử lý không khí, bụi
kim loại, ăn mòn và nhiều rủi ro ô nhiễm và an toàn khác.
- Lĩnh vực công nghệ quan trọng và phát triển nhanh chóng này mở ra cơ hội cho các chuyên gia có kinh nghiệm trong kiểm soát chất lượng (QC) và quy trình sản xuất. Nắm vững các công cụ tiên tiến như chụp X-quang/CT, kiểm tra điện áp cao và tái chế vật liệu sẽ giúp ích ở từng bước trong quy trình.
Trong chuyên mục trước, chúng tôi
đã thảo luận về sự phức tạp của quy trình sản xuất pin lithium-ion, bắt đầu từ
vật liệu hoạt tính cực dương (CAM), vật liệu cực âm, màng ngăn và chất điện
phân cho đến khâu lắp ráp mô-đun cuối cùng.
Chúng tôi cũng so sánh các tiêu
chuẩn chất lượng của những tế bào pin này với các yêu cầu đối với dược chất
hoạt tính (API) hoặc hóa chất đặc biệt. Với 11 bước và các bước phụ trong quy
trình sản xuất tế bào pin, chúng ta phải có cách tiếp cận “suy nghĩ như một nhà
máy hóa chất.”
Cũng như trong sản xuất dược chất
hoạt tính (API) hoặc hóa chất đặc biệt, kiểm soát chất lượng nguyên liệu đầu
vào (IMQC) đối với tế bào pin cũng quan trọng không kém. Trong bước trộn bùn,
bùn cực dương và cực âm được tạo thành bằng cách trộn bột với dung môi lỏng.
Trước khi tiến hành kiểm tra, các nhà sản xuất pin phải xác định các thông số
kỹ thuật của bột, bao gồm phân bố kích thước hạt, hình dạng, mật độ, độ xốp và
diện tích bề mặt riêng.
Ngoài ra, các nhà sản xuất phải
xác định ngưỡng tạp chất nhiễm chấp nhận được (ví dụ: mức sắt từ 20 ppm đến 150
ppm).
Đối với bùn cuối cùng, một thông
số quan trọng là độ nhớt của bùn, yếu tố quyết định hiệu suất phủ lên lá kim
loại và độ dày của lớp phủ. Những điều này nghe quen thuộc, đó là vì chúng là
những mối quan tâm bình thường và tiêu chuẩn trong phòng kiểm soát chất lượng
hóa học.
Tôi phải đề cập thêm một điểm nữa
trước khi chúng ta đi tiếp. Các kỹ sư về lọc rắn-lỏng cũng sẽ kiểm tra sự tương
tác giữa các hạt, hay còn gọi là Thế Zeta. Trong bước trộn bùn này, Thế Zeta
của hạt sẽ ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán ion lithium và tác động đến hiệu
suất của tế bào pin.
Sản Xuất Lá Kim Loại và Kiểm Tra Chất Lượng.
Khi chuyển sang quy trình sản
xuất lá kim loại, chúng ta sẽ gặp các bước sấy khô, cán, cắt rãnh, dập và xếp
lớp/cuộn. Các kiểm tra chính trong giai đoạn này là kiểm tra trực quan bằng hệ
thống camera và thiết bị cảm biến CCD (charged-coupled devices).
Các hệ thống này sẽ phát hiện xem
các pin có được sắp xếp đúng theo cấu hình nối tiếp-song song giữa các điện cực
dương và âm hay không, đồng thời phát hiện các lỗi hàn điểm. Máy X-quang và
quét CT cũng có thể giúp xác định các lỗi hàn, sự căn chỉnh điện cực, tính toàn
vẹn của vật liệu và chất lượng xếp lớp.
Kiểm tra Hipot, hay kiểm tra điện
áp cao, cũng là một bước cần thiết ở giai đoạn này để đo độ cách điện của pin
và khả năng chịu được các xung điện áp. Các bước kiểm tra chất lượng cuối cùng
bao gồm kiểm tra rò rỉ heli và kiểm tra độ ẩm sau khi sấy khô và hàn hoàn tất. Bất
kỳ tế bào pin nào bị lỗi có thể được loại bỏ khỏi dây chuyền sản xuất và được
phân loại là "phế liệu khô" vì chất điện phân chưa được đưa vào tế bào.
Những tế bào này phải được tái chế tại một cơ sở riêng biệt, do chúng vẫn chứa
vật liệu hoạt tính cực dương (CAM) và vật liệu cực âm.
Trước khi tiếp tục, hãy cùng nhìn
lại quy trình kiểm soát chất lượng nguyên liệu đầu vào (IMQC) đối với các thành
phần cơ học. Những thành phần này bao gồm cụm nắp pin, màng ngăn và đĩa ngắt
dòng điện. Tương tự như các quy trình kiểm soát chất lượng trong sản xuất bình
áp lực hóa chất, các thông số kỹ thuật của vật liệu là yêu cầu bắt buộc. Ví dụ,
đối với bình áp lực, kiểm soát chất lượng vật liệu đảm bảo rằng loại vật liệu
sử dụng đúng với tiêu chuẩn đã công bố. Ngoài ra, cũng cần kiểm tra các thành
phần của pin để đảm bảo đúng loại vật liệu chế tạo, cũng như kiểm tra độ nhẵn,
độ tròn và các cạnh gờ (burrs) để tránh lỗi trong quá trình lắp ráp và vận
hành.
Bây giờ, chúng ta đã sẵn sàng nạp
chất điện phân vào tế bào để bắt đầu quá trình lắp ráp pin. Quá trình kiểm tra
ở bước này bao gồm việc cân tế bào trước và sau khi nạp điện phân, cũng như
kiểm tra rò rỉ. Khi bước hình thành và lão hóa bắt đầu, các tế bào pin phải
được kiểm tra về thời gian sạc và xả, dung lượng, điện áp và tuổi thọ chu kỳ.
Sau đó, các tế bào trải qua bước hàn laser cuối cùng và làm sạch. Những tế bào
bị lỗi ở giai đoạn này được gọi là "phế liệu ướt" vì chúng chứa chất
điện phân cùng với vật liệu hoạt tính cực dương (CAM) và cực âm. Cũng như các tế
bào bị loại trước đó, phải được tái chế theo quy trình phù hợp.
Kiểm tra sau cùng
Toàn bộ quy trình sau đó kết thúc
với bước kiểm tra điện áp mạch hở để đo điện áp và điện trở trong của pin trước
khi xuất xưởng.Các bài kiểm tra này giúp điều chỉnh sự thay đổi do nhiệt độ và
yêu cầu một khoảng thời gian nghỉ trước khi thực hiện. Có thể có nhiều vòng
kiểm tra với thời gian nghỉ khác nhau, ví dụ từ 2 đến 72 giờ.
Vậy, bạn nghĩ gì về kiểm tra chất
lượng pin lithium-ion so với dược chất hoạt tính (API) hoặc hóa chất? Kiểm tra
chất lượng pin dường như ít nhất cũng nghiêm ngặt như các quy trình kiểm tra
của ngành hóa chất/API, và có thể còn tiên tiến hơn do bao gồm cả bước kiểm tra
các thành phần điện – điều không thường thấy trong các quy trình sản xuất hóa
chất hoặc API.
Chúng ta cũng chưa đề cập đến các
biện pháp giảm thiểu ô nhiễm trong hệ thống xử lý không khí, bụi kim loại từ
quá trình cơ khí, ăn mòn và các vấn đề tương tự mà các nhà máy hóa chất phải
đối mặt. Những thách thức bổ sung này càng nhấn mạnh yêu cầu kiểm soát chất
lượng phức tạp trong sản xuất pin. Các chuyên gia kiểm soát chất lượng từ ngành
hóa chất và dược phẩm sẽ thấy kỹ năng của họ có thể chuyển đổi dễ dàng, với
nhiều cơ hội để áp dụng chuyên môn của mình vào thị trường sản xuất pin
lithium-ion đang phát triển nhanh chóng.
Nguồn: https://www.chemicalprocessing.com/voices/barry-on-batteries/article/55270727/barry-on-batteries-inside-the-quality-control-lab-of-lithium-ion-cell-manufacturing
No comments:
Post a Comment