Машына для намотвання літыевых батарэй: прынцыпы, асноўныя працэсы і рэкамендацыі па кантролі якасці

У працэсе вытворчасці літый-іённых батарэй звычайна існуе некалькі спосабаў падзяліць працэс. Працэс можна падзяліць на тры асноўныя працэсы: вытворчасць электродаў, працэс зборкі і тэставанне элемента (як паказана на малюнку ніжэй), і ёсць таксама кампаніі, якія дзеляць яго на працэсы папярэдняй намоткі і пасля намоткі, і гэтая кропка размежавання працэс накручвання. З-за сваёй моцнай функцыі інтэграцыі, можа зрабіць знешні выгляд батарэі першапачатковае фармаванне, так што працэс абмоткі ў вытворчасці літый-іённых акумулятараў, як ключавая роля, з'яўляецца ключом, працэс абмоткі вырабляецца пракату стрыжня часта згадваецца як голы элемент батарэі (Jelly-Roll, пазначаны як JR).

Працэс вытворчасці літый-іённых акумулятараў
У працэсе вытворчасці літый-іённых батарэй працэс намоткі стрыжня паказаны наступным чынам. Канкрэтная аперацыя заключаецца ў скручванні станоўчага полюса, адмоўнага полюса і ізаляцыйнай плёнкі разам праз ігольчаты механізм намотвальнай машыны, а суседнія станоўчы і адмоўны полюс ізалююцца ізаляцыйнай плёнкай, каб прадухіліць кароткае замыканне. Пасля завяршэння намотвання стрыжань фіксуецца клейкай паперай для закрыцця, каб прадухіліць падзенне стрыжня, ​​а затым пераходзіць да наступнага працэсу. У гэтым працэсе галоўнае пераканацца, што няма фізічнага кантакту паміж станоўчым і адмоўным электродамі, і каб ліст адмоўнага электрода мог цалкам пакрываць ліст станоўчага электрода як у гарызантальным, так і ў вертыкальным напрамках.

Прынцыповая схема працэсу намоткі
У працэсе намотвання стрыжня, ​​як правіла, два ролікавых штыфта заціскаюць два пласта дыяфрагмы для папярэдняй намоткі, а затым падаюць па чарзе станоўчы або адмоўны полюсны наканечнік, і полюсны наканечнік заціскаецца паміж двума пластамі дыяфрагмы для намотвання. У падоўжным кірунку стрыжня дыяфрагма перавышае адмоўную дыяфрагму, а адмоўная дыяфрагма перавышае дадатную дыяфрагму, каб пазбегнуць кантактнага кароткага замыкання паміж станоўчай і адмоўнай дыяфрагмамі.

Прынцыповая схема намотвання іголкі заціскной дыяфрагмы

Фізічны малюнак аўтаматычнай намоткі

Машына для намоткі з'яўляецца ключавым абсталяваннем для рэалізацыі працэсу намоткі стрыжня. Звяртаючыся да прыведзенай вышэй схемы, яе асноўныя кампаненты і функцыі наступныя:

1. Сістэма падачы полюсных наканечнікаў: перанясіце станоўчы і адмоўны полюсныя наканечнікі ўздоўж накіроўвалай рэйкі да двух слаёў дыяфрагмы паміж бокам AA і бокам BB адпаведна, каб забяспечыць стабільную падачу полюсных наканечнікаў.
2. Сістэма размоткі дыяфрагмы: яна ўключае ў сябе верхнюю і ніжнюю дыяфрагмы для рэалізацыі аўтаматычнай і бесперапыннай падачы дыяфрагм да намотвальнай іголкі.
3. Сістэма кантролю нацяжэння: для кантролю пастаяннага нацяжэння дыяфрагмы ў працэсе намотвання.
4. Сістэма намотвання і склейвання: для склейвання і фіксацыі жыл пасля намоткі.
5. Разгрузная канвеерная сістэма: аўтаматычна дэмантуйце стрыжні з іголак і скіньце іх на аўтаматычны канвеер.
6. Нажны пераключальнік: калі няма ненармальных умоў, націсніце на нажны пераключальнік, каб кантраляваць нармальную працу абмоткі.
7. Інтэрфейс узаемадзеяння чалавек-кампутар: з наладай параметраў, ручной адладкай, сігналізацыяй і іншымі функцыямі.

З прыведзенага вышэй аналізу працэсу намоткі відаць, што намотка электрычнага стрыжня змяшчае два непазбежныя звёны: штурханне іголкі і выцягванне іголкі.
Працэс штуршка іголкі: два рулоны іголак цягнуцца пад дзеяннем штуршка цыліндру іголкі праз абодва бакі дыяфрагмы, два рулоны іголак, утвораныя спалучэннем цыліндру іголкі, устаўленага ў гільзу, рулонаў іголак блізка да заціску дыяфрагмы, у той жа час два рулона іголак зліваюцца, утвараючы ў асноўным сіметрычную форму, як стрыжань абмоткі стрыжня.

Прынцыповая схема працэсу праштурхоўвання іголкі

Працэс накачкі іголкі: пасля завяршэння намоткі стрыжня дзве іголкі ўцягваюцца пад дзеяннем цыліндра накачкі іголкі, цыліндр іголкі выцягваецца з гільзы, шарык у прыладзе іголкі закрывае іголку пад дзеяннем спружыны, і дзве іголкі накручваюцца ў процілеглых напрамках, і памер вольнага канца іголкі памяншаецца, каб утварыць пэўны зазор паміж іголкай і ўнутранай паверхняй стрыжня, ​​і калі іголка ўцягнута адносна ўтрымлівальнай гільзы, іголкі і ядро можна плаўна аддзяліць.

Прынцыповая схема працэсу здабывання іголкі

«Іголка» ў працэсе штурхання і выцягвання іголкі вышэй адносіцца да іголкі, якая, як стрыжань кампанента намотальнай машыны, аказвае істотны ўплыў на хуткасць намотвання і якасць стрыжня. У цяперашні час большасць намотальных машын выкарыстоўваюць круглыя, авальныя і плоскія ромбападобныя іголкі. Для круглых і авальных іголак, з-за яго існавання пэўнай дугі, прывядзе да дэфармацыі полюса вуха стрыжня, ​​у наступным працэсе стрыжня прэсавання, але таксама лёгка выклікаць унутраныя маршчыны і дэфармацыю стрыжня. Што тычыцца плоскіх ромбападобных іголак, з-за вялікай розніцы ў памерах паміж доўгай і кароткай восямі нацяжэнне полюснага наканечніка і дыяфрагмы істотна адрозніваецца, што патрабуе накручвання прываднага рухавіка з пераменнай хуткасцю, што робіць працэс цяжкім для кантролю, і хуткасць намоткі звычайна нізкая.

Прынцыповая схема звычайных намоточных іголак

У якасці прыкладу возьмем самую складаную і звычайную плоскую ромбападобную іголку, у працэсе яе намотвання і кручэння станоўчыя і адмоўныя полюсныя наканечнікі і дыяфрагма заўсёды абгортваюцца вакол шасці вуглавых кропак B, C, D, E, F і G як кропка апоры.

Прынцыповая схема кручэння плоскай ромбападобнай намотвальнай іголкі

Такім чынам, працэс намоткі можна падзяліць на сегментную намотку з OB, OC, OD, OE, OF, OG у якасці радыусу, і трэба аналізаваць толькі змяненне хуткасці лініі ў сямі вуглавых дыяпазонах паміж θ0, θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6 і θ7, каб цалкам колькасна апісаць цыклічны працэс кручэння намотвальнай іголкі.

Прынцыповая схема розных кутоў павароту іголкі

На аснове трыганаметрычнай залежнасці можна вывесці адпаведную залежнасць.

З прыведзенага вышэй ураўнення лёгка бачыць, што калі іголка намотваецца з пастаяннай вуглавой хуткасцю, лінейная хуткасць намотвання і вугал, утвораны паміж кропкай апоры іголкі і станоўчым і адмоўным полюснымі наканечнікамі і дыяфрагмай, роўны у адносінах сегментаванай функцыі. Адносіны малюнкаў паміж імі імітуюцца Matlab наступным чынам:

Змена хуткасці намотвання пад рознымі кутамі

Інтуітыўна відавочна, што стаўленне максімальнай лінейнай хуткасці да мінімальнай лінейнай хуткасці ў працэсе намотвання плоскай ромбападобнай іголкі на малюнку можа быць больш чым у 10 разоў. Такая велізарная змена хуткасці лініі прывядзе да вялікіх ваганняў нацяжэння станоўчых і адмоўных электродаў і дыяфрагмы, што з'яўляецца асноўнай прычынай ваганняў нацяжэння абмоткі. Празмерныя ваганні нацяжэння могуць прывесці да расцяжэння дыяфрагмы ў працэсе намотвання, усаджвання дыяфрагмы пасля намотвання і невялікага інтэрвалу паміж пластамі ў кутах стрыжня пасля прэсавання стрыжня. У працэсе зарадкі пашырэнне полюснага наканечніка прыводзіць да таго, што напружанне ў напрамку шырыні стрыжня не канцэнтруецца, што прыводзіць да згінальнага моманту, што прыводзіць да скажэння полюснага наканечніка, і падрыхтаваная літыевая батарэя ў канчатковым выніку з'яўляецца "S "дэфармацыя.

КТ-выява і схема разборкі дэфармаванага стрыжня "S".

У цяперашні час для вырашэння праблемы нізкай якасці стрыжня (у асноўным дэфармацыі), выкліканай формай іголкі намоткі, звычайна выкарыстоўваюцца два метады: намотка з пераменным нацяжэннем і намотка з пераменнай хуткасцю.

1. Абмотка з пераменным нацяжэннем: возьмем у якасці прыкладу цыліндрычную батарэю, пры пастаяннай вуглавой хуткасці лінейная хуткасць павялічваецца з павелічэннем колькасці слаёў намоткі, што прыводзіць да росту нацяжэння. Абмотка з пераменным нацяжэннем, гэта значыць праз сістэму кантролю нацяжэння, так што напружанне прыкладваецца да полюснага наканечніка або дыяфрагмы з павелічэннем колькасці слаёў абмоткі і лінейным скарачэннем, так што ў выпадку пастаяннай хуткасці кручэння, але ўсё яшчэ можа зрабіць ўвесь працэс намоткі напружання, наколькі гэта магчыма, каб падтрымліваць пастаянным. Вялікая колькасць эксперыментаў са зменным нацяжэннем намоткі прывялі да наступных высноў:
а. Чым меншае нацяжэнне намоткі, тым лепшы эфект паляпшэння дэфармацыі стрыжня.
б. Пры намотванні з пастаяннай хуткасцю па меры павелічэння дыяметра стрыжня нацяжэнне лінейна памяншаецца з меншай рызыкай дэфармацыі, чым пры намотванні з пастаянным нацяжэннем.
2. Намотка з пераменнай хуткасцю: у якасці прыкладу возьмем квадратную ячэйку, звычайна выкарыстоўваецца плоская намотальная іголка ў форме ромба. Калі іголка намотваецца з пастаяннай вуглавой хуткасцю, лінейная хуткасць значна вагаецца, што прыводзіць да вялікіх адрозненняў у адлегласці паміж пластамі ў кутах стрыжня. У гэты час неабходнасць змены лінейнай хуткасці адваротнага выліку закона змены хуткасці кручэння, гэта значыць, абмоткі хуткасці кручэння са зменай і змяненнем вугла, каб рэалізаваць працэс намоткі лінейных ваганняў хуткасці як невялікі наколькі гэта магчыма, каб гарантаваць, што ваганні напружання ў дыяпазоне невялікага значэння амплітуды.

Карацей кажучы, форма намотвальнай іголкі можа паўплываць на плоскасць вуха слупа (прадукцыйнасць стрыжня і электрычныя характарыстыкі), хуткасць намоткі (прадукцыйнасць), аднастайнасць унутранага напружання стрыжня (праблемы дэфармацыі знешняга выгляду) і гэтак далей. Для цыліндрычных батарэй звычайна выкарыстоўваюць круглыя ​​іголкі; для квадратных батарэй звычайна выкарыстоўваюцца эліптычныя або плоскія ромбічныя іголкі (у некаторых выпадках круглыя ​​іголкі таксама могуць быць выкарыстаны для накручвання і расплюшчвання стрыжня з адукацыяй квадратнага стрыжня). Акрамя таго, вялікая колькасць эксперыментальных дадзеных паказвае, што якасць стрыжняў мае важны ўплыў на электрахімічныя характарыстыкі і паказчыкі бяспекі канчатковай батарэі.

Зыходзячы з гэтага, мы разабраліся з некаторымі ключавымі праблемамі і мерамі засцярогі ў працэсе намотвання літыевых акумулятараў у надзеі пазбегнуць няправільных аперацый у працэсе намотвання, наколькі гэта магчыма, каб вырабляць літыевыя акумулятары, якія адпавядаюць патрабаванням якасці.

Каб візуалізаваць дэфекты стрыжня, ​​стрыжань можна пагрузіць у эпаксідную смалу AB клей для зацвярдзення, а затым папярочны разрэз можна выразаць і адпаліраваць наждачнай паперай. Лепш за ўсё назіраць падрыхтаваныя ўзоры пад мікраскопам або сканіруючым электронным мікраскопам, каб атрымаць адлюстраванне ўнутраных дэфектаў ядра.

Карта ўнутраных дэфектаў стрыжня
(a) На малюнку паказана кваліфікаванае ядро ​​без відавочных унутраных дэфектаў.
(b) На малюнку полюсны наканечнік, відавочна, скручаны і дэфармаваны, што можа быць звязана з нацяжэннем абмоткі, напружанне занадта вялікае, каб выклікаць маршчыны на полюсным наканечніку, і такія дэфекты прывядуць да пагаршэння інтэрфейсу батарэі і літыя ападкі, што пагоршыць працу батарэі.
(c) Паміж электродам і дыяфрагмай на малюнку ёсць іншароднае рэчыва. Гэты дэфект можа прывесці да сур'ёзнага самаразраду і нават выклікаць праблемы бяспекі, але звычайна яго можна выявіць у тэсце Hi-pot.
(d) Электрод на малюнку мае адмоўны і станоўчы дэфект, што можа прывесці да нізкай ёмістасці або выпадзення літыя.
(e) Электрод на малюнку змяшчае пыл унутры, што можа прывесці да павялічанага самаразраду батарэі.

Акрамя таго, дэфекты ўнутры ядра таксама можна ахарактарызаваць з дапамогай неразбуральнага кантролю, напрыклад, звычайна выкарыстоўванага рэнтгенаўскага і кампутарнага тэставання. Ніжэй прыводзіцца кароткае ўвядзенне ў некаторыя распаўсюджаныя дэфекты асноўных працэсаў:

1. Дрэннае пакрыццё полюса: мясцовы адмоўны полюс не цалкам пакрыты станоўчым полюсам, што можа прывесці да дэфармацыі акумулятара і выпадзення літыя, што можа прывесці да патэнцыйнай небяспекі для бяспекі.

2. Дэфармацыя полюснага наканечніка: полюсны наканечнік дэфармуецца экструзіяй, што можа выклікаць унутранае кароткае замыканне і выклікаць сур'ёзныя праблемы з бяспекай.

Варта адзначыць, што ў 2017 годзе адбыўся нашумелы выпадак выбуху сотавага тэлефона samsung note7, вынікі расследавання звязаны з тым, што адмоўны электрод унутры акумулятара сціскаецца, што выклікае ўнутранае кароткае замыканне, у выніку чаго акумулятар выбухае, аварыю выклікала электроніка Samsung страты складаюць больш за 6 мільярдаў даляраў.

3. Металічныя староннія рэчывы: металічныя іншародныя рэчывы з'яўляюцца прадукцыйнасцю літый-іённай батарэі забойцы, могуць зыходзіць ад пасты, абсталявання або навакольнага асяроддзя. Больш буйныя часціцы металічнага старонняга рэчыва могуць непасрэдна выклікаць фізічнае кароткае замыканне, і калі металічнае іншароднае рэчыва змешваецца з станоўчым электродам, яно акісляецца, а потым асядае на паверхні адмоўнага электрода, прабіваючы дыяфрагму і, у канчатковым рахунку, выклікаючы ўнутранае пашкоджанне кароткае замыканне батарэі, якое ўяўляе сур'ёзную пагрозу бяспецы. Звычайнымі металічнымі прымесямі з'яўляюцца Fe, Cu, Zn, Sn і гэтак далей.

Машына для намоткі літыевых батарэй выкарыстоўваецца для намоткі элементаў літыевай батарэі, якая з'яўляецца своеасаблівым абсталяваннем для зборкі ліста станоўчага электрода, ліста адмоўнага электрода і дыяфрагмы ў пакет стрыжняў (JR: JellyRoll) шляхам бесперапыннага кручэння. Вытворчае абсталяванне для айчыннай намоткі пачалося ў 2006 годзе з паўаўтаматычнай круглай, паўаўтаматычнай квадратнай намоткі, аўтаматызаванай вытворчасці плёнкі, а затым развілося ў камбінаваную аўтаматызацыю, машыну для намоткі плёнкі, машыну для лазернай высечкі, машыну бесперапыннай намоткі анода, бесперапынную намотку з дыяфрагмай. машына, і гэтак далей.

Тут мы асабліва рэкамендуем лазерную высечку Yixinfeng для намотвання і штурхання плоскай машыны. Гэтая машына спалучае ў сабе перадавую тэхналогію лазернай высечкі, эфектыўны працэс намотвання і функцыю дакладнага націскання, што можа значна павысіць эфектыўнасць вытворчасці і якасць літыевай батарэі. Ён мае наступныя істотныя перавагі:


1. Высокадакладная высечка: Забяспечце дакладны памер полюснага наканечніка і дыяфрагмы, паменшыце адходы матэрыялу і палепшыце кансістэнцыю акумулятара.
2. Стабільная абмотка: аптымізаваны механізм намоткі і сістэма кіравання забяспечваюць шчыльную і стабільную структуру стрыжня, ​​памяншаюць унутраны супраціў і паляпшаюць прадукцыйнасць батарэі.
3. Высокаэфектыўнае выраўноўванне: унікальная канструкцыя выраўноўвання робіць паверхню стрыжняў роўнай, памяншае нераўнамернае ўнутранае напружанне і падаўжае тэрмін службы батарэі.
4. Інтэлектуальнае кіраванне: Абсталяваны перадавым інтэрфейсам узаемадзеяння чалавек-кампутар, ён рэалізуе дакладную наладу параметраў і маніторынг у рэжыме рэальнага часу, прастату ў эксплуатацыі і абслугоўванні.
5. Шырокі дыяпазон сумяшчальнасці: ён таксама можа працаваць з 18, 21, 32, 46, 50, 60 усімі мадэлямі батарэйных элементаў, каб задаволіць вашыя разнастайныя вытворчыя патрэбы.

Абсталяванне з літый-іённымі акумулятарамі
Выберыце лазерную машыну для высечкі, намотвання і націскання Yixinfeng, каб павысіць якасць і эфектыўнасць вытворчасці літыевых батарэй!