Dünyamız da enerji depolama sistemlerinin önemi arttıkça ve elektrikli araçlar çoğaldıkça pillerin önemi daha artmaktadır. Peki, bu küçük enerji depolarını fabrikalar seri bir şekilde nasıl üretir? Hangi aşamalardan geçer? Nasıl bir üretim süreci geçirir? Bu yazıda elektrotların nasıl üretildiğinden bahsedeceğiz öncesinde Li-İon pilleri basit bir şekilde tanımak gerekirse;
Li-İon piller görselde görüldüğü üzere 3 farklı biçimde ve farklı boyutlarda tasarlanıp üretilebilir. Fakat genel yapı itibari ile li-ion pillerin yapısı aynıdır.
Li-ion pillerin elektrot üretimini 6 aşamada inceleyebiliriz. Bu aşamalar eriyik hazırlama, kaplama, kurutma, kalenderleme, dilimleme ve vakumlu kurutmadır.
Eriyik Hazırlama
Bu aşamada karıştırıcımız mevcuttur. Karıştırıcı içersine aktif malzeme, bağlayıcı malzeme ve iletken malzeme çözücü maddeler diğer katkı maddeleri ile beraber belirli oranlarda karıştırır. Burada aktif malzemenin iletkenliğini arttırmak gerekebilir ve bunun için elektron iletkenliği yüksek katkı maddesi kullanmak gerekir. Burada ki maddeler ve aşama, üretilecek tasarıma uyarlanır.
Kaplama
Bu aşamada depo içerisinde bulunan önce ki aşamada üretilen eriyik maddeyi bandın üzerine ince bir tabaka şeklinde döker. Bant da bulunan akım kolektörleri(Bakır ve alüminyum) bu eriyik maddeyi kaplar. Negatif elektrot için bu malzeme bakır iken pozitif elektrot için bu malzeme alüminyumdur. Eriyiğin kolektör malzemeler üzerine homojen bir kalınlıkta serilmesi önemli bir noktadır. Her santimetrekare başına kullanılan aktif malzeme miktarı elektrotların azami mevcut kapasite değeri için önemlidir.
Kurutma
Kaplama işleminden sonra elektrolar pozitif elektrot ve negatif elektrot üzerinde bulunan çözeltilerin kuruması için bir fırından geçer.
Kalenderleme
Kurutmadan sonra malzememiz gözenekli bir haldedir bu yüzden preslenmesi gerekir. Bu aşamada iki büyük silindir vardır. Bu silindirler malzemeyi kompakt hale getirmek için presler. 300 ila 2000 kgcm² arasında değişen basınç değerlerinde malzeme istenilen kalınlığa gelir. Bu işlemin sonunda gözeneklilik değeri de %40 oranında azalır. Ardından tekrar kurutularak istenmeyen su uzaklaşır. Daha sonra ki işlemler oda sıcaklığında gerçekleşir.
Dilimleme ve Vakumla Kurutma
Bu aşamada bant üzerinde ıstampa veya kesme bıçakları mevcuttur. Kalenderleme işleminden geçmiş elekrotları ıstampalama veya kesme bıçakları ile istenen şekle gelir. Bu sırada negatif elektrotlar, lityum depozisyonunu önlemek ve kenarlarda dendrit oluşumunu engellemek için pozitif elektrotlara göre daha büyük kesilmesi gerekir. Vakum pompaları bulunan bir cihaz elektrotlar üzerinde bulunan kalıntı ve çözelti parçacıklarını vakumlama ile kurutur.
Bu son işlem ile beraber elektrolit üretim aşaması son bulur. Bundan sonra hücre montajı gerçekleşir devamında ise hücreler belirli testlerden geçerek nihai pilimiz ortaya çıkar.
Kaynakça
- Ankara İli Lityum İon Batarya Hücresi Üretim Tesisi Ön Fizibilite Raporu
- Heiner Heimes, Christoph Lienemann, Achim Kampker, Marc Locke(2019), Lithium-ion Battery Cell Production Process
