लिथियम बैटरी वाइंडिंग मशीन: सिद्धांत, मुख्य प्रक्रियाएं और गुणवत्ता नियंत्रण दिशानिर्देश

लिथियम-आयन बैटरी की निर्माण प्रक्रिया में, आमतौर पर प्रक्रिया को विभाजित करने के कई तरीके होते हैं। प्रक्रिया को तीन प्रमुख प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है: इलेक्ट्रोड निर्माण, असेंबली प्रक्रिया और सेल परीक्षण (जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है), और ऐसी कंपनियां भी हैं जो इसे प्री-वाइंडिंग और पोस्ट-वाइंडिंग प्रक्रियाओं में विभाजित करती हैं, और यह सीमांकन बिंदु है घुमावदार प्रक्रिया. अपने मजबूत एकीकरण फ़ंक्शन के कारण, बैटरी की उपस्थिति प्रारंभिक मोल्डिंग कर सकती है, इसलिए लिथियम-आयन बैटरी विनिर्माण में घुमावदार प्रक्रिया एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, लुढ़का कोर द्वारा उत्पादित घुमावदार प्रक्रिया को अक्सर नंगे के रूप में जाना जाता है बैटरी सेल (जेली-रोल, जिसे जेआर कहा जाता है)।

लिथियम-आयन बैटरी विनिर्माण प्रक्रिया
लिथियम-आयन बैटरी निर्माण प्रक्रिया में, कोर वाइंडिंग प्रक्रिया को निम्नानुसार चित्रित किया गया है। विशिष्ट ऑपरेशन वाइंडिंग मशीन की सुई तंत्र के माध्यम से सकारात्मक ध्रुव के टुकड़े, नकारात्मक ध्रुव के टुकड़े और आइसोलेशन फिल्म को एक साथ रोल करना है, और शॉर्ट सर्किट को रोकने के लिए आसन्न सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुव के टुकड़ों को आइसोलेशन फिल्म द्वारा अलग किया जाता है। वाइंडिंग समाप्त होने के बाद, कोर को टूटने से बचाने के लिए कोर को चिपकने वाले कागज के साथ तय किया जाता है, और फिर अगली प्रक्रिया में प्रवाहित किया जाता है। इस प्रक्रिया में, मुख्य बात यह सुनिश्चित करना है कि सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच कोई भौतिक संपर्क न हो, और नकारात्मक इलेक्ट्रोड शीट क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दोनों दिशाओं में सकारात्मक इलेक्ट्रोड शीट को पूरी तरह से कवर कर सके।

वाइंडिंग प्रक्रिया का योजनाबद्ध आरेख
कोर की वाइंडिंग प्रक्रिया में, आम तौर पर दो रोल पिन प्री-वाइंडिंग के लिए डायाफ्राम की दो परतों को जकड़ते हैं, और फिर बारी-बारी से सकारात्मक या नकारात्मक ध्रुव के टुकड़े को खिलाते हैं, और पोल के टुकड़े को वाइंडिंग के लिए डायाफ्राम की दो परतों के बीच दबा दिया जाता है। कोर की अनुदैर्ध्य दिशा में, डायाफ्राम नकारात्मक डायाफ्राम से अधिक होता है, और नकारात्मक डायाफ्राम सकारात्मक डायाफ्राम से अधिक होता है, ताकि सकारात्मक और नकारात्मक डायाफ्राम के बीच संपर्क शॉर्ट सर्किट से बचा जा सके।

घुमावदार सुई क्लैंपिंग डायाफ्राम का योजनाबद्ध आरेख

स्वचालित वाइंडिंग मशीन का भौतिक चित्रण

कोर वाइंडिंग प्रक्रिया को साकार करने के लिए वाइंडिंग मशीन प्रमुख उपकरण है। उपरोक्त आरेख के संदर्भ में, इसके मुख्य घटक और कार्य इस प्रकार हैं:

1. पोल टुकड़ा आपूर्ति प्रणाली: पोल टुकड़ों की स्थिर आपूर्ति सुनिश्चित करने के लिए सकारात्मक और नकारात्मक पोल टुकड़ों को गाइड रेल के साथ क्रमशः एए पक्ष और बीबी पक्ष के बीच डायाफ्राम की दो परतों तक पहुंचाएं।
2. डायाफ्राम अनवाइंडिंग सिस्टम: इसमें वाइंडिंग सुई को डायाफ्राम की स्वचालित और निरंतर आपूर्ति का एहसास करने के लिए ऊपरी और निचले डायाफ्राम शामिल हैं।
3. तनाव नियंत्रण प्रणाली: घुमावदार प्रक्रिया के दौरान डायाफ्राम के निरंतर तनाव को नियंत्रित करने के लिए।
4. वाइंडिंग और ग्लूइंग सिस्टम: वाइंडिंग के बाद कोर को ग्लूइंग और फिक्स करने के लिए।
5. अनलोडिंग कन्वेयर सिस्टम: सुइयों से कोर को स्वचालित रूप से हटा दें और उन्हें स्वचालित कन्वेयर बेल्ट पर छोड़ दें।
6. फ़ुट स्विच: जब कोई असामान्य स्थिति न हो, तो वाइंडिंग के सामान्य संचालन को नियंत्रित करने के लिए फ़ुट स्विच पर कदम रखें।
7. मानव-कंप्यूटर इंटरैक्शन इंटरफ़ेस: पैरामीटर सेटिंग, मैन्युअल डिबगिंग, अलार्म प्रॉम्प्ट और अन्य कार्यों के साथ।

वाइंडिंग प्रक्रिया के उपरोक्त विश्लेषण से, यह देखा जा सकता है कि विद्युत कोर की वाइंडिंग में दो अपरिहार्य लिंक होते हैं: सुई को धक्का देना और सुई को खींचना।
सुई को धकेलने की प्रक्रिया: सुई के दो रोल सुई सिलेंडर को धक्का देने की क्रिया के तहत डायाफ्राम के दोनों किनारों के माध्यम से फैलते हैं, आस्तीन में डाली गई सुई सिलेंडर के संयोजन से बनी सुइयों के दो रोल, सुइयों के रोल डायाफ्राम को जकड़ने के करीब, एक ही समय में, सुइयों के दो रोल कोर वाइंडिंग के मूल के रूप में मूल रूप से सममित आकार बनाने के लिए विलीन हो जाते हैं।

सुई धकेलने की प्रक्रिया का योजनाबद्ध आरेख

सुई पंपिंग प्रक्रिया: कोर वाइंडिंग पूरी होने के बाद, सुई पंपिंग सिलेंडर की कार्रवाई के तहत दो सुइयों को वापस ले लिया जाता है, सुई सिलेंडर को आस्तीन से हटा दिया जाता है, सुई डिवाइस में गेंद स्प्रिंग की कार्रवाई के तहत सुई को बंद कर देती है, और दो सुइयों को विपरीत दिशाओं में कुंडलित किया जाता है, और सुई के मुक्त सिरे का आकार सुई और कोर की आंतरिक सतह के बीच एक निश्चित अंतर बनाने के लिए कम कर दिया जाता है, और सुई को बनाए रखने वाली आस्तीन के सापेक्ष वापस खींच लिया जाता है, सुइयों और कोर को आसानी से अलग किया जा सकता है।

सुई निष्कर्षण प्रक्रिया का योजनाबद्ध आरेख

उपरोक्त सुई को धक्का देने और बाहर निकालने की प्रक्रिया में "सुई" सुई को संदर्भित करती है, जो घुमावदार मशीन के मुख्य घटक के रूप में, घुमावदार गति और कोर की गुणवत्ता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। वर्तमान में, अधिकांश घुमावदार मशीनें गोल, अंडाकार और सपाट हीरे के आकार की सुइयों का उपयोग करती हैं। गोल और अंडाकार सुइयों के लिए, एक निश्चित चाप के अस्तित्व के कारण, कोर दबाने की बाद की प्रक्रिया में कोर के ध्रुव कान की विकृति हो जाएगी, लेकिन कोर की आंतरिक झुर्रियों और विरूपण का कारण बनना भी आसान होगा। जहां तक ​​सपाट हीरे के आकार की सुइयों का सवाल है, लंबी और छोटी कुल्हाड़ियों के बीच बड़े आकार के अंतर के कारण, ध्रुव के टुकड़े और डायाफ्राम का तनाव काफी भिन्न होता है, जिससे ड्राइव मोटर को अलग-अलग गति से घुमाने की आवश्यकता होती है, जिससे प्रक्रिया को नियंत्रित करना मुश्किल हो जाता है। और घुमावदार गति आमतौर पर कम होती है।

सामान्य घुमावदार सुइयों का योजनाबद्ध आरेख

उदाहरण के तौर पर सबसे जटिल और सामान्य सपाट हीरे के आकार की सुई को लें, इसकी घुमाव और घूर्णन की प्रक्रिया में, सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुव के टुकड़े और डायाफ्राम हमेशा बी, सी, डी, ई, एफ के छह कोने बिंदुओं के चारों ओर लपेटे जाते हैं। और G को समर्थन बिंदु के रूप में।

सपाट हीरे के आकार की घुमावदार सुई के घूमने का योजनाबद्ध आरेख

इसलिए, वाइंडिंग प्रक्रिया को त्रिज्या के रूप में OB, OC, OD, OE, OF, OG के साथ खंडीय वाइंडिंग में विभाजित किया जा सकता है, और केवल θ0, θ1, θ2 के बीच सात कोणीय श्रेणियों में लाइन गति के परिवर्तन का विश्लेषण करने की आवश्यकता है। घुमावदार सुई की चक्रीय रोटेशन प्रक्रिया का पूरी तरह से मात्रात्मक वर्णन करने के लिए θ3, θ4, θ5, θ6, और θ7।

सुई के घूमने के विभिन्न कोणों का योजनाबद्ध आरेख

त्रिकोणमितीय संबंध के आधार पर, संबंधित संबंध प्राप्त किया जा सकता है।

उपरोक्त समीकरण से, यह देखना आसान है कि जब घुमावदार सुई एक स्थिर कोणीय वेग पर घाव होती है, तो घुमावदार का रैखिक वेग और सुई के समर्थन बिंदु और सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुव के टुकड़े और डायाफ्राम के बीच बनने वाला कोण होता है एक खंडित कार्य संबंध में। दोनों के बीच छवि संबंध को मैटलैब द्वारा निम्नानुसार अनुकरण किया गया है:

विभिन्न कोणों पर घुमावदार गति में परिवर्तन

यह सहज रूप से स्पष्ट है कि चित्र में सपाट हीरे के आकार की सुई की घुमावदार प्रक्रिया में अधिकतम रैखिक वेग और न्यूनतम रैखिक वेग का अनुपात 10 गुना से अधिक हो सकता है। लाइन गति में इतना बड़ा परिवर्तन सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड और डायाफ्राम के तनाव में बड़े उतार-चढ़ाव लाएगा, जो घुमावदार तनाव में उतार-चढ़ाव का मुख्य कारण है। अत्यधिक तनाव के उतार-चढ़ाव से वाइंडिंग प्रक्रिया के दौरान डायाफ्राम में खिंचाव, वाइंडिंग के बाद डायाफ्राम सिकुड़न और कोर दबाने के बाद कोर के अंदर कोनों पर छोटी परत का अंतर हो सकता है। चार्जिंग प्रक्रिया में, पोल के टुकड़े के विस्तार के कारण कोर की चौड़ाई की दिशा में तनाव केंद्रित नहीं होता है, जिसके परिणामस्वरूप झुकने वाला क्षण होता है, जिसके परिणामस्वरूप पोल के टुकड़े में विकृति आती है, और तैयार लिथियम बैटरी अंततः "एस" दिखाई देती है। "विरूपण.

"एस" विकृत कोर की सीटी छवि और डिस्सेम्बली आरेख

वर्तमान में, घुमावदार सुई के आकार के कारण खराब कोर गुणवत्ता (मुख्य रूप से विरूपण) की समस्या को हल करने के लिए, आमतौर पर दो तरीकों का उपयोग किया जाता है: चर तनाव घुमावदार और चर गति घुमावदार।

1. परिवर्तनीय तनाव वाइंडिंग: एक उदाहरण के रूप में बेलनाकार बैटरी लें, निरंतर कोणीय वेग के तहत, घुमावदार परतों की संख्या के साथ रैखिक वेग बढ़ता है, जिससे तनाव बढ़ता है। परिवर्तनीय तनाव वाइंडिंग, अर्थात, तनाव नियंत्रण प्रणाली के माध्यम से, ताकि ध्रुव के टुकड़े या डायाफ्राम पर लागू तनाव घुमावदार परतों की संख्या में वृद्धि और रैखिक कमी के साथ हो, ताकि निरंतर घूर्णी गति के मामले में, लेकिन फिर भी हो सके जहाँ तक संभव हो तनाव की संपूर्ण घुमावदार प्रक्रिया को स्थिर बनाए रखें। बड़ी संख्या में परिवर्तनीय तनाव घुमावदार प्रयोगों से निम्नलिखित निष्कर्ष निकले हैं:
एक। घुमावदार तनाव जितना छोटा होगा, कोर विरूपण पर सुधार प्रभाव उतना ही बेहतर होगा।
बी। निरंतर गति वाइंडिंग के दौरान, जैसे-जैसे कोर व्यास बढ़ता है, निरंतर तनाव वाइंडिंग की तुलना में विरूपण के कम जोखिम के साथ तनाव रैखिक रूप से कम हो जाता है।
2. परिवर्तनीय गति वाइंडिंग: उदाहरण के तौर पर वर्गाकार सेल लें, आमतौर पर एक सपाट हीरे के आकार की वाइंडिंग सुई का उपयोग किया जाता है। जब सुई को स्थिर कोणीय गति से घुमाया जाता है, तो रैखिक गति में काफी उतार-चढ़ाव होता है, जिसके परिणामस्वरूप कोर के कोनों पर परत के अंतर में बड़ा अंतर होता है। इस समय, रैखिक गति परिवर्तन की आवश्यकता घूर्णन गति के परिवर्तन के कानून की रिवर्स कटौती की आवश्यकता है, यानी, कोण परिवर्तन और परिवर्तन के साथ घूर्णन गति की घुमावदार, रैखिक गति उतार-चढ़ाव की घुमावदार प्रक्रिया को छोटे के रूप में महसूस करने के लिए यथासंभव, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि छोटे आयाम मान की सीमा में तनाव में उतार-चढ़ाव हो।

संक्षेप में, घुमावदार सुई का आकार ध्रुव कान की सपाटता (कोर उपज और विद्युत प्रदर्शन), घुमावदार गति (उत्पादकता), कोर आंतरिक तनाव एकरूपता (उपस्थिति विरूपण समस्याएं) इत्यादि को प्रभावित कर सकता है। बेलनाकार बैटरियों के लिए, आमतौर पर गोल सुइयों का उपयोग किया जाता है; वर्गाकार बैटरियों के लिए, आमतौर पर अण्डाकार या सपाट रोम्बिक सुइयों का उपयोग किया जाता है (कुछ मामलों में, गोल सुइयों का उपयोग चौकोर कोर बनाने के लिए कोर को घुमाने और समतल करने के लिए भी किया जा सकता है)। इसके अलावा, बड़ी मात्रा में प्रायोगिक डेटा से पता चलता है कि कोर की गुणवत्ता का अंतिम बैटरी के इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन और सुरक्षा प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।

इसके आधार पर, हमने लिथियम बैटरी की वाइंडिंग प्रक्रिया में कुछ प्रमुख चिंताओं और सावधानियों को सुलझाया है, ताकि जितना संभव हो सके वाइंडिंग प्रक्रिया में अनुचित संचालन से बचा जा सके, ताकि गुणवत्ता की आवश्यकताओं को पूरा करने वाली लिथियम बैटरी का निर्माण किया जा सके।

कोर दोषों को देखने के लिए, इलाज के लिए कोर को एबी गोंद एपॉक्सी राल में डुबोया जा सकता है, और फिर क्रॉस-सेक्शन को सैंडपेपर के साथ काटा और पॉलिश किया जा सकता है। तैयार नमूनों को माइक्रोस्कोप या स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत देखना सबसे अच्छा है, ताकि कोर की आंतरिक दोष मैपिंग प्राप्त की जा सके।

कोर का आंतरिक दोष मानचित्र
(ए) यह आंकड़ा बिना किसी स्पष्ट आंतरिक दोष के एक योग्य कोर दिखाता है।
(बी) चित्र में, पोल का टुकड़ा स्पष्ट रूप से मुड़ा हुआ और विकृत है, जो घुमावदार तनाव से संबंधित हो सकता है, पोल के टुकड़े पर झुर्रियां पैदा करने के लिए तनाव बहुत बड़ा है, और इस तरह के दोष बैटरी इंटरफ़ेस को खराब कर देंगे और लिथियम वर्षा, जिससे बैटरी का प्रदर्शन ख़राब हो जाएगा।
(सी) चित्र में इलेक्ट्रोड और डायाफ्राम के बीच एक विदेशी पदार्थ है। यह दोष गंभीर स्व-निर्वहन का कारण बन सकता है और यहां तक ​​कि सुरक्षा समस्याएं भी पैदा कर सकता है, लेकिन आमतौर पर हाई-पॉट परीक्षण में इसका पता लगाया जा सकता है।
(डी) चित्र में इलेक्ट्रोड में नकारात्मक और सकारात्मक दोष पैटर्न है, जिससे कम क्षमता या लिथियम अवक्षेपण हो सकता है।
(ई) चित्र में इलेक्ट्रोड के अंदर धूल मिली हुई है, जिससे बैटरी का सेल्फ-डिस्चार्ज बढ़ सकता है।

इसके अलावा, कोर के अंदर के दोषों को गैर-विनाशकारी परीक्षण द्वारा भी पहचाना जा सकता है, जैसे कि आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले एक्स-रे और सीटी परीक्षण। निम्नलिखित कुछ सामान्य कोर प्रक्रिया दोषों का संक्षिप्त परिचय है:

1. पोल के टुकड़े की खराब कवरेज: स्थानीय नकारात्मक पोल का टुकड़ा पूरी तरह से सकारात्मक पोल के टुकड़े से ढका नहीं है, जिससे बैटरी विरूपण और लिथियम अवक्षेपण हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप संभावित सुरक्षा खतरे हो सकते हैं।

2. पोल के टुकड़े का विरूपण: पोल का टुकड़ा एक्सट्रूज़न द्वारा विकृत हो जाता है, जिससे आंतरिक शॉर्ट सर्किट हो सकता है और गंभीर सुरक्षा समस्याएं आ सकती हैं।

गौरतलब है कि 2017 में सनसनीखेज सैमसंग नोट 7 सेल फोन विस्फोट का मामला सामने आया था, जांच के नतीजे यह हैं कि बैटरी के अंदर नकारात्मक इलेक्ट्रोड को निचोड़ने के कारण आंतरिक शॉर्ट सर्किट हुआ, जिससे बैटरी फट गई, दुर्घटना का कारण सैमसंग इलेक्ट्रॉनिक्स था। 6 अरब डॉलर से ज्यादा का नुकसान.

3. धातु विदेशी पदार्थ: धातु विदेशी पदार्थ लिथियम-आयन बैटरी किलर का प्रदर्शन है, जो पेस्ट, उपकरण या पर्यावरण से आ सकता है। धातु के विदेशी पदार्थ के बड़े कण सीधे भौतिक शॉर्ट सर्किट का कारण बन सकते हैं, और जब धातु के विदेशी पदार्थ को सकारात्मक इलेक्ट्रोड में मिलाया जाता है, तो यह ऑक्सीकरण हो जाएगा और फिर नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर जमा हो जाएगा, डायाफ्राम को छेद देगा, और अंततः आंतरिक शॉर्ट सर्किट का कारण बनेगा। बैटरी में शॉर्ट सर्किट, जो गंभीर सुरक्षा खतरा पैदा करता है। सामान्य धातु विदेशी पदार्थ Fe, Cu, Zn, Sn इत्यादि हैं।

लिथियम बैटरी वाइंडिंग मशीन का उपयोग लिथियम बैटरी कोशिकाओं को वाइंडिंग करने के लिए किया जाता है, जो निरंतर रोटेशन द्वारा सकारात्मक इलेक्ट्रोड शीट, नकारात्मक इलेक्ट्रोड शीट और डायाफ्राम को कोर पैक (जेआर: जेलीरोल) में इकट्ठा करने के लिए एक प्रकार का उपकरण है। घरेलू वाइंडिंग विनिर्माण उपकरण 2006 में अर्ध-स्वचालित दौर, अर्ध-स्वचालित वर्ग वाइंडिंग, स्वचालित फिल्म उत्पादन से शुरू हुआ, और फिर संयुक्त स्वचालन, फिल्म वाइंडिंग मशीन, लेजर डाई-कटिंग वाइंडिंग मशीन, एनोड निरंतर वाइंडिंग मशीन, डायाफ्राम निरंतर वाइंडिंग में विकसित हुआ। मशीन, इत्यादि।

यहां, हम विशेष रूप से यिक्सिनफेंग लेजर डाई-कटिंग वाइंडिंग और पुशिंग फ्लैट मशीन की सलाह देते हैं। यह मशीन उन्नत लेजर डाई-कटिंग तकनीक, कुशल वाइंडिंग प्रक्रिया और सटीक पुशिंग फ़ंक्शन को जोड़ती है, जो लिथियम बैटरी की उत्पादन क्षमता और गुणवत्ता में काफी सुधार कर सकती है। इसके निम्नलिखित महत्वपूर्ण लाभ हैं:


1. उच्च परिशुद्धता डाई-कटिंग: पोल के टुकड़े और डायाफ्राम का सटीक आकार सुनिश्चित करें, सामग्री की बर्बादी को कम करें और बैटरी की स्थिरता में सुधार करें।
2. स्थिर वाइंडिंग: अनुकूलित वाइंडिंग तंत्र और नियंत्रण प्रणाली तंग और स्थिर कोर संरचना सुनिश्चित करती है, आंतरिक प्रतिरोध को कम करती है और बैटरी के प्रदर्शन में सुधार करती है।
3. उच्च दक्षता लेवलिंग: अद्वितीय लेवलिंग डिज़ाइन कोर की सतह को सपाट बनाता है, असमान आंतरिक तनाव को कम करता है, और बैटरी जीवन को बढ़ाता है।
4. बुद्धिमान नियंत्रण: उन्नत मानव-कंप्यूटर इंटरेक्शन इंटरफ़ेस से सुसज्जित, यह सटीक पैरामीटर सेटिंग और वास्तविक समय की निगरानी, ​​आसान संचालन और आसान रखरखाव का एहसास कराता है।
5. अनुकूलता की विस्तृत श्रृंखला: यह आपकी विविध उत्पादन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए बैटरी कोशिकाओं के 18, 21, 32, 46, 50, 60 सभी मॉडलों को भी कर सकता है।

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