Liitiumpatarei kerimismasin: põhimõtted, peamised protsessid ja kvaliteedikontrolli juhised

Liitium-ioonakude tootmisprotsessis on protsessi jaotamiseks tavaliselt mitu võimalust. Protsessi võib jagada kolmeks suureks protsessiks: elektroodide valmistamine, montaažiprotsess ja rakkude testimine (nagu on näidatud alloleval joonisel) ning on ka ettevõtteid, kes jagavad selle poolimise eel- ja järelprotsessideks ning see piiritlemispunkt on kerimisprotsess. Tänu oma tugevale integreerimisfunktsioonile võib see muuta aku välimuse esialgseks vormimiseks, nii et liitium-ioonaku valmistamisel on võtmeroll kerimisprotsessil, valtsitud südamiku poolt toodetud mähisprotsessi nimetatakse sageli paljaks. akuelement (Jelly-Roll, viidatud kui JR).

Liitiumioonakude tootmisprotsess
Liitium-ioonaku tootmisprotsessis on südamiku mähkimisprotsess illustreeritud järgmiselt. Spetsiifiline toiming on rullida positiivse pooluse osa, negatiivse pooluse osa ja isolatsioonikile kokku läbi mähismasina nõelamehhanismi ning külgnevad positiivse ja negatiivse pooluse osad isoleeritakse isolatsioonikilega, et vältida lühise teket. Pärast mähise lõpetamist kinnitatakse südamik sulgeva kleepuva paberiga, et vältida südamiku lagunemist, ja seejärel voolab see järgmisesse protsessi. Selles protsessis on oluline tagada, et positiivsete ja negatiivsete elektroodide vahel ei oleks füüsilist kontakti ning et negatiivse elektroodi leht saaks täielikult katta positiivse elektroodi lehe nii horisontaal- kui ka vertikaalsuunas.

Mähkimisprotsessi skemaatiline diagramm
Südamiku mähkimisprotsessis kinnitatakse tavaliselt kaks rulltihvti eelkerimiseks kaks kihti membraani ja seejärel toidavad positiivse või negatiivse pooluseosa kordamööda ning pooluseosa kinnitatakse mähkimiseks kahe membraanikihi vahele. Südamiku pikisuunas ületab membraan negatiivset membraani ja negatiivne diafragma ületab positiivset membraani, et vältida kontaktlühist positiivse ja negatiivse membraani vahel.

Mähkimisnõela kinnitusmembraani skemaatiline diagramm

Automaatse kerimismasina füüsiline joonis

Mähismasin on põhiline mähisprotsessi teostamiseks vajalik seade. Viidates ülaltoodud diagrammile, on selle peamised komponendid ja funktsioonid järgmised:

1. Pooluse toitesüsteem: suunake positiivsed ja negatiivsed pooluste osad mööda juhtsiinit kahele diafragma kihile vastavalt AA-külje ja BB-külje vahel, et tagada postide stabiilne tarnimine.
2. Diafragma lahtikerimissüsteem: see sisaldab ülemist ja alumist membraani, et realiseerida membraanide automaatne ja pidev tarnimine mähisnõelale.
3. Pinge reguleerimise süsteem: membraani pideva pinge juhtimiseks kerimisprotsessi ajal.
4. Kerimis- ja liimimissüsteem: südamike liimimiseks ja kinnitamiseks peale kerimist.
5. Konveieri mahalaadimise süsteem: eemaldage nõelte südamikud automaatselt ja kukutage need automaatsele konveierilindile.
6. Jalglüliti: kui ebatavalisi seisundeid pole, astuge jalglülitile, et juhtida mähise normaalset tööd.
7. Inimese ja arvuti interaktsiooni liides: parameetrite seadistamise, käsitsi silumise, häireviipade ja muude funktsioonidega.

Ülaltoodud mähkimisprotsessi analüüsist on näha, et elektrilise südamiku mähis sisaldab kahte vältimatut lüli: nõela surumist ja nõela tõmbamist.
Nõela surumise protsess: kaks nõelarulli ulatuvad nõela silindri surumise mõjul läbi diafragma mõlema külje, kaks nõelarulli, mis on moodustatud hülsi sisestatud nõelasilindri kombinatsioonist, nõelte rullid diafragma kinnitamiseks, samal ajal ühinevad kaks nõelarulli, moodustades põhiliselt sümmeetrilise kuju, mis on südamiku mähise südamik.

Nõela surumise protsessi skemaatiline diagramm

Nõela pumpamise protsess: pärast südamiku mähise lõpetamist tõmmatakse kaks nõela nõela pumpamissilindri toimel tagasi, nõela silinder tõmmatakse hülsist välja, nõelaseadmes olev kuul sulgeb nõela vedru toimel, ja kaks nõela on keritud vastassuundades ning nõela vaba otsa suurust vähendatakse, et moodustuks teatud pilu nõela ja südamiku sisepinna vahele, ning kui nõel on kinnitushülsi suhtes tagasi tõmmatud, nõelad ja südamiku saab sujuvalt eraldada.

Nõela eemaldamise protsessi skemaatiline diagramm

Ülaltoodud nõela surumise ja väljatõmbamise protsessis olev "nõel" viitab nõelale, millel kui kerimismasina põhikomponendil on märkimisväärne mõju kerimiskiirusele ja südamiku kvaliteedile. Praegu kasutab enamik kerimismasinaid ümaraid, ovaalseid ja lamedaid rombikujulisi nõelu. Ümmarguste ja ovaalsete nõelte puhul põhjustab teatud kaare olemasolu tõttu südamiku pooluse kõrva deformeerumine järgnevas südamiku pressimise protsessis, kuid see võib põhjustada ka südamiku sisemist kortsumist ja deformatsiooni. Mis puutub lamedate rombikujuliste nõelte puhul, siis pika ja lühikese telje suure mõõtmete erinevuse tõttu varieerub pooluse ja membraani pinge märkimisväärselt, mistõttu ajami mootor peab pöörlema ​​muutuva kiirusega, mis muudab protsessi raskesti juhitavaks. ja mähise kiirus on tavaliselt väike.

Tavaliste mähisnõelte skemaatiline diagramm

Võtke näiteks kõige keerulisem ja levinum lame rombikujuline nõel, mille kerimise ja pöörlemise käigus mähitakse positiivse ja negatiivse pooluse tükid ja diafragma alati ümber B, C, D, E, F kuue nurgapunkti. ja G tugipunktina.

Lameda rombikujulise mähisnõela pöörlemise skemaatiline diagramm

Seetõttu saab mähisprotsessi jagada segmentmähiseks, mille raadius on OB, OC, OD, OE, OF, OG, ja tuleb analüüsida ainult liini kiiruse muutust seitsmes nurgavahemikus θ0, θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6 ja θ7, et täielikult kvantitatiivselt kirjeldada mähisnõela tsüklilist pöörlemisprotsessi.

Nõela erinevate pöördenurkade skemaatiline diagramm

Trigonomeetrilise seose põhjal saab tuletada vastava seose.

Ülaltoodud võrrandist on lihtne näha, et kui mähisnõela kerida konstantse nurkkiirusega, on mähise joonkiirus ja nõela tugipunkti ning positiivse ja negatiivse pooluse tükkide ning diafragma vaheline nurk. segmenteeritud funktsiooni seoses. Nende kahe vahelist pildisuhet simuleerib Matlab järgmiselt:

Mähise kiiruse muutused erinevate nurkade all

On intuitiivselt ilmne, et joonisel kujutatud lameda rombikujulise nõela mähkimisprotsessis võib maksimaalse joonkiiruse ja minimaalse lineaarkiiruse suhe olla suurem kui 10 korda. Selline tohutu liini kiiruse muutus toob kaasa suuri kõikumisi positiivsete ja negatiivsete elektroodide ja membraani pinges, mis on mähise pinge kõikumiste peamine põhjus. Pinge ülemäärane kõikumine võib põhjustada membraani venitamist kerimisprotsessi ajal, membraani kokkutõmbumist pärast kerimist ja väikese kihivahe südamiku sees asuvates nurkades pärast südamiku pressimist. Laadimisprotsessis põhjustab pooluse osa laienemine pinget südamiku laiuse suunas, mis ei koondu, mille tulemuseks on paindemoment, mille tulemuseks on pooluseosa moonutamine ja ettevalmistatud liitiumaku ilmub lõpuks "S "deformatsioon.

"S" deformeerunud südamiku CT-pilt ja lahtivõtmise skeem

Praegu kasutatakse mähisnõela kujust tingitud halva südamiku kvaliteedi (peamiselt deformatsiooni) probleemi lahendamiseks tavaliselt kahte meetodit: muutuva pingega mähis ja muutuva kiirusega mähis.

1. Muutuva pingega mähis: Võtke näiteks silindriline aku, konstantse nurkkiiruse korral suureneb joonkiirus koos mähiskihtide arvuga, mis toob kaasa pinge tõusu. Muutuva pingega mähis, see tähendab pinge juhtimissüsteemi kaudu, nii et pooluse või membraani pinge rakendatakse koos mähiskihtide arvu suurenemise ja lineaarse vähendamisega, nii et konstantse pöörlemiskiiruse korral, kuid siiski muutke kogu pinge mähisprotsess nii kaugele kui võimalik, et säilitada konstant. Suur hulk muutuva pingega mähiste katseid on viinud järgmiste järeldusteni:
a. Mida väiksem on mähise pinge, seda parem on südamiku deformatsiooni parandav mõju.
b. Konstantse kiirusega mähise korral väheneb südamiku läbimõõdu suurenedes pinge lineaarselt väiksema deformatsiooniriskiga kui konstantse pingega mähise korral.
2. Muutuva kiirusega mähis: võtke näiteks ruudukujuline lahter, tavaliselt kasutatakse lamedat rombikujulist mähisnõela. Kui nõela kerida konstantse nurkkiirusega, kõigub lineaarkiirus oluliselt, mille tulemuseks on suured erinevused kihtide vahes südamiku nurkades. Sel ajal muutub lineaarkiiruse muutuste vajadus pöörlemiskiiruse muutumise seaduse pöördduktsiooni, st pöörlemiskiiruse mähise nurga muutumise ja muutumisega, et realiseerida lineaarse kiiruse kõikumiste mähisprotsess väikestena. kui võimalik, et tagada pinge kõikumine väikese amplituudi väärtuse vahemikus.

Lühidalt öeldes võib mähisnõela kuju mõjutada pooluse kõrva tasasust (südamiku tootlikkus ja elektriline jõudlus), mähise kiirust (tootlikkust), südamiku sisemise pinge ühtlust (välimuse deformatsiooniprobleemid) jne. Silindriliste patareide jaoks kasutatakse tavaliselt ümmargusi nõelu; ruudukujuliste patareide puhul kasutatakse tavaliselt elliptilisi või lamedaid rombkujulisi nõelu (mõnel juhul saab ümmargusi nõelu kasutada ka südamiku kerimiseks ja tasandamiseks, et moodustada ruudukujuline südamik). Lisaks näitavad suur hulk eksperimentaalseid andmeid, et südamike kvaliteet mõjutab oluliselt lõpliku aku elektrokeemilist jõudlust ja ohutust.

Selle põhjal oleme lahendanud mõned põhiprobleemid ja ettevaatusabinõud liitiumakude mähkimise protsessis, lootes võimalikult palju vältida ebaõigeid toiminguid kerimisprotsessis, et valmistada liitiumakusid, mis vastavad kvaliteedinõuetele.

Südamiku defektide visualiseerimiseks võib südamiku kasta kõvenemiseks AB-liimi epoksüvaiku ning seejärel lõigata ja lihvida ristlõiget liivapaberiga. Südamiku sisemiste defektide kaardistamise saamiseks on kõige parem vaadelda ettevalmistatud proove mikroskoobi või skaneeriva elektronmikroskoobi all.

Südamiku sisemiste defektide kaart
(a) Joonisel on näidatud kvalifitseeritud südamik, millel pole ilmseid sisemisi defekte.
(b) Joonisel on pooluseosa ilmselgelt väänatud ja deformeerunud, mis võib olla seotud mähise pingega, pinge on liiga suur, et tekitada pooluse kortsumine, ja sellised defektid muudavad aku liidese halvemaks ja liitiumi sademeid, mis halvendavad aku jõudlust.
c) Joonisel kujutatud elektroodi ja diafragma vahel on võõrkeha. See defekt võib põhjustada tõsist isetühjenemist ja isegi põhjustada ohutusprobleeme, kuid tavaliselt saab selle tuvastada Hi-pot testiga.
(d) Joonisel kujutatud elektroodil on negatiivne ja positiivne defektimuster, mis võib põhjustada väikese võimsuse või liitiumi sadenemise.
(e) Joonisel kujutatud elektroodi sees on segatud tolm, mis võib kaasa tuua aku suurenenud isetühjenemise.

Lisaks saab südamikusiseseid defekte iseloomustada ka mittepurustavate testidega, nagu tavaliselt kasutatav röntgen- ja CT-test. Järgnev on lühike sissejuhatus mõnele levinumale protsessi põhidefektile.

1. Mastiosa halb katvus: kohalik negatiivne poolus ei ole täielikult kaetud positiivse pooluse osaga, mis võib põhjustada aku deformatsiooni ja liitiumi sadestumist, mis võib põhjustada ohutusriske.

2. Postidetaili deformeerumine: pooluse detail deformeerub väljapressimisel, mis võib vallandada sisemise lühise ja tuua kaasa tõsiseid ohutusprobleeme.

Väärib mainimist, et 2017. aastal juhtus sensatsiooniline samsung note7 mobiiltelefoni plahvatusjuhtum, mille uurimistulemus on tingitud sellest, et aku sees olev negatiivne elektrood on kokku surutud, et tekitada sisemine lühis, põhjustades seega aku plahvatuse, õnnetus põhjustas Samsungi elektroonika. kahju enam kui 6 miljardit dollarit.

3. Metallist võõrkehad: metallist võõrkehad on liitium-ioonaku tapja jõudlus, võivad pärineda pastast, seadmetest või keskkonnast. Metallist võõrkehade suuremad osakesed võivad otseselt põhjustada füüsilise lühise ja kui positiivsesse elektroodi segatakse metallist võõrkeha, siis see oksüdeerub ja sadestub seejärel negatiivse elektroodi pinnale, läbistades diafragma ja põhjustades lõpuks sisemise elektroodi. lühis akus, mis kujutab endast tõsist ohtu. Tavalised metallist võõrkehad on Fe, Cu, Zn, Sn ja nii edasi.

Liitiumaku kerimismasinat kasutatakse liitiumaku elementide kerimiseks, mis on omamoodi seade positiivse elektroodi lehe, negatiivse elektroodi lehe ja membraani kokkupanemiseks südamikupakendiks (JR: JellyRoll) pideva pöörlemise teel. Kodused mähiste tootmisseadmed said alguse 2006. aastal poolautomaatsest ümmargusest, poolautomaatsest nelinurksest mähisest, automatiseeritud kiletootmisest ja seejärel kombineeritud automaatikaks, kilemähismasinaks, laser-stantsimis-, anood- ja membraani pidevmähiseks. masin ja nii edasi.

Siinkohal soovitame eriti Yixinfengi laser-stantsimise kerimis- ja lükkamismasinat. See masin ühendab täiustatud laser-stantsimise tehnoloogia, tõhusa kerimisprotsessi ja täpse tõukefunktsiooni, mis võib oluliselt parandada liitiumaku tootmise efektiivsust ja kvaliteeti. Sellel on järgmised olulised eelised:


1. Kõrge täpsusega stantsimine: tagage masti ja membraani täpne suurus, vähendage materjali raiskamist ja parandage aku konsistentsi.
2. Stabiilne mähis: optimeeritud mähismehhanism ja juhtimissüsteem tagab tiheda ja stabiilse südamiku struktuuri, vähendab sisemist takistust ja parandab aku jõudlust.
3. Suure tõhususega nivelleerimine: ainulaadne tasanduskonstruktsioon muudab südamike pinna tasaseks, vähendab ebaühtlast sisemist pinget ja pikendab aku kasutusiga.
4. Intelligentne juhtimine: varustatud täiustatud inimese ja arvuti interaktsiooni liidesega, see realiseerib täpse parameetrite seadmise ja reaalajas jälgimise, hõlpsa kasutamise ja hõlpsa hoolduse.
5. Lai valik ühilduvust: see võib teha ka 18, 21, 32, 46, 50, 60 kõiki akuelementide mudeleid, et rahuldada teie erinevaid tootmisvajadusi.

Liitium-ioon aku varustus
Valige Yixinfeng laser-stantsimis-, kerimis- ja tõukurmasin, et tuua liitiumaku tootmisel kõrgem kvaliteet ja tõhusus!