Assemblage des cellules de batteries
Mesure, visualisation et analyse des contraintes d'interface dynamiques pour la conception, les essais, et la production de batteries.
L'assemblage est une étape clé de la fabrication des cellules de batteries. Cette phase est déterminante pour leurs performances et leur longévité. Ce processus inclut la transformation électrochimique initiale des matières premières qui conditionne l'efficacité et la stabilité de la batterie. Grâce à des cycles contrôlés de charge et de décharge, la cellule subit des réactions chimiques qui établissent sa capacité fonctionnelle.
À mesure que les technologies de stockage de l'énergie progressent, l'optimisation du processus de fabrication des batteries devient capitale pour la mise au point de solutions durables et performantes destinées à divers secteurs d'activité. Le système de mesure de pression I-Scan de Tekscan donne aux ingénieurs et techniciens des informations clés au cours du processus de fabrication des batteries.
La cartographie de pression peut-elle améliorer le processus de fabrication des cellules ?
L'étape de constitution des cellules représente un tiers de tous les coûts de fabrication des batteries lithium-ion*. Elle constitue donc une étape de grande valeur, souvent négligée, qu'il est important d'optimiser grâce à un contrôle de pression en temps réel. Assurer une pression uniforme pendant le processus de fabrication permet de :
Réduire la durée de fabrication
L'application d'une pression optimale permet d'accélérer le processus en améliorant le transport des ions et les réactions de surface. Il en résulte une réduction des coûts et une augmentation de la capacité de production.
Optimiser le processus de dégazage (animation)
Tout défaut d'uniformité de la pression appliquée pendant la constitution peut entraîner la formation de poches de gaz dans la couche anodique. Le maintien d'une distribution homogène du pressage tout au long du processus d'assemblage permet de réduire à un niveau minimal la formation de ces poches indésirables.
Assurer la stabilité de l'interface solide-électrolyte (SEI)
La pression contribue à la formation d'une couche SEI robuste et efficace. La couche SEI empêche les réactions secondaires indésirables et améliore la stabilité de la batterie.
Assurer un contact uniforme entre l'électrode et l'électrolyte
Une bonne répartition des contraintes favorise un contact uniforme entre les électrodes et l'électrolyte. Cela favorise une diffusion homogène des ions et des réactions électrochimiques efficaces dans toute la batterie, ce qui améliore la capacité, la durée de vie et les performances globales.
Améliorer l'efficience
Évitez les gaspillages d'énergie en identifiant les cellules défaillantes à un stade précoce
Personnalisation de profils de cyclage
La compréhension des effets de la pression permet d'optimiser les paramètres de cyclage pour différentes compositions chimiques. Les performances des batteries sont ainsi optimisées tout en préservant leur longévité.
Amélioration de la densité d'énergie et de la puissance
Une pression cohérente permet d'obtenir une densité d'électrodes uniforme, ce qui améliore la capacité de stockage d'énergie et les performances de charge/décharge.
Homogénéité de la production
L'application d'une pression maitrisée pendant l'assemblage des cellules de batteries permet d'assurer la reproductibilité du process et de maintenir l'homogénéité des lots, ce qui se traduit par une fiabilité améliorée, une meilleure stabilité des performances de la batterie pour les utilisateurs finaux.
* Source: iScience Current and future lithium-ion battery manufacturing Yangtao Liu, April 23, 2021
