Lítium akkumulátor tekercselő gép: alapelvek, kulcsfontosságú folyamatok és minőség-ellenőrzési irányelvek

A lítium-ion akkumulátorok gyártási folyamatában általában többféleképpen osztják fel a folyamatot. A folyamat három nagy folyamatra osztható: elektródagyártásra, összeszerelési folyamatra és cellavizsgálatra (az alábbi ábrán látható módon), és vannak olyan cégek is, amelyek feltekercselés előtti és utótekercselési folyamatokra osztják, és ez a határpont a a tekercselési folyamat. Erős integrációs funkciója miatt az akkumulátor megjelenése kezdeti formázást eredményezhet, így a lítium-ion akkumulátor gyártásában kulcsszerepet játszik a tekercselési folyamat, a hengerelt mag által előállított tekercselési folyamatot gyakran csupasznak nevezik. akkumulátorcella (Jelly-Roll, más néven JR).

Lítium-ion akkumulátor gyártási folyamat
A lítium-ion akkumulátor gyártási folyamatában a mag tekercselési folyamatát az alábbiak szerint szemléltetjük. A konkrét művelet az, hogy a pozitív pólusdarabot, a negatív pólusdarabot és a szigetelőfóliát a tekercselő gép tűmechanizmusán keresztül össze kell hengerelni, és a szomszédos pozitív és negatív pólusdarabokat a szigetelőfólia leválasztja a rövidzárlat elkerülése érdekében. A tekercselés befejezése után a magot záró ragasztópapírral rögzítik, hogy megakadályozzák a mag szétesését, majd a következő folyamathoz folyik. Ebben a folyamatban a legfontosabb annak biztosítása, hogy a pozitív és a negatív elektródák között ne legyen fizikai érintkezés, és hogy a negatív elektródalap vízszintes és függőleges irányban is teljesen be tudja fedni a pozitív elektródalapot.

A tekercselési folyamat sematikus diagramja
A mag tekercselési folyamatában általában két hengercsap rögzíti a két réteg membránt az előtekercseléshez, majd felváltva táplálja a pozitív vagy negatív pólusdarabot, és a pólusdarabot a két membránréteg közé szorítják a tekercseléshez. A mag hosszirányában a membrán meghaladja a negatív membránt, a negatív membrán pedig a pozitív membránt, így elkerülhető az érintkezési rövidzárlat a pozitív és a negatív membrán között.

A tekercselő tű szorító membrán vázlata

Automata tekercselőgép fizikai rajza

A tekercselőgép a kulcsfontosságú berendezés a magtekercselési folyamat megvalósításához. A fenti diagramra hivatkozva a fő összetevői és funkciói a következők:

1. Pólusdarab-ellátó rendszer: a pozitív és negatív pólusdarabokat a vezetősín mentén a két membránréteghez kell eljuttatni az AA oldal és a BB oldal között, hogy biztosítsa a pólusdarabok stabil ellátását.
2. Membrántekercselő rendszer: Felső és alsó membránokat tartalmaz, amelyek lehetővé teszik a membránok automatikus és folyamatos ellátását a tekercselő tűhöz.
3. Feszességszabályozó rendszer: a membrán állandó feszültségének szabályozására a tekercselési folyamat során.
4. Tekercselési és ragasztási rendszer: a magok ragasztására és rögzítésére tekercselés után.
5. Kirakodási szállítószalag rendszer: Automatikusan szerelje le a magokat a tűkről, és dobja rá az automatikus szállítószalagra.
6. Lábkapcsoló: Ha nincs rendellenes állapot, lépjen a lábkapcsolóra a tekercs normál működésének vezérléséhez.
7. Ember-számítógép interakciós interfész: paraméter beállítással, kézi hibakereséssel, riasztási utasításokkal és egyéb funkciókkal.

A tekercselési folyamat fenti elemzéséből látható, hogy az elektromos mag tekercselése két elkerülhetetlen láncszemet tartalmaz: a tű megnyomását és a tű húzását.
Nyomja a tűt folyamat: a két tekercs tű a tűhenger nyomás hatására kinyúlik a membrán mindkét oldalán, a hüvelybe szúrt tűhenger kombinációjával kialakított két tekercs tű, a tűhengerek közel a membrán szorításához, ugyanakkor a két tekercs tű összeolvad, és alapvetően szimmetrikus alakot alkot, mint a mag tekercsének magja.

A tűlökési folyamat sematikus diagramja

Tűszivattyúzási folyamat: miután a mag tekercselése befejeződött, a két tűt a tűszivattyúzó henger hatására visszahúzzuk, a tűhengert kihúzzuk a hüvelyből, a tűkészülékben lévő golyó a rugó hatására lezárja a tűt, és a két tűt ellentétes irányban feltekerjük, és a tű szabad végének méretét lecsökkentjük, hogy a tű és a mag belső felülete között bizonyos rés keletkezzen, és a tűt a tartóhüvelyhez képest visszahúzva a tűk, ill. a mag simán szétválasztható.

A tűkivonási folyamat sematikus diagramja

A fenti tű nyomásakor és kihúzásakor a "tű" a tűre utal, amely a tekercselőgép magkomponenseként jelentős hatással van a tekercselés sebességére és a mag minőségére. Jelenleg a legtöbb tekercselőgép kerek, ovális és lapos rombusz alakú tűket használ. A kerek és ovális tűk esetében egy bizonyos ív megléte miatt a mag pólusfülének deformációjához vezet a magnyomás későbbi folyamata, de könnyen okozhat belső gyűrődést és a mag deformálódását is. Ami a lapos rombusz alakú tűket illeti, a hosszú és a rövid tengely közötti nagy méretkülönbség miatt a pólusdarab és a membrán feszültsége jelentősen eltér, ezért a hajtómotornak változó sebességgel kell tekercselnie, ami megnehezíti a folyamat irányítását, és a tekercselési sebesség általában alacsony.

A gyakori tekercselő tűk sematikus diagramja

Vegyük például a legbonyolultabb és legáltalánosabb lapos rombusz alakú tűt, amelynek tekercselése és forgatása során a pozitív és negatív pólusdarabok és a membrán mindig a B, C, D, E, F hat sarokpontja köré tekerjük. és G mint támaszpont.

A lapos rombusz alakú tekercselő tű forgásának sematikus diagramja

Ezért a tekercselési folyamat felosztható szegmentális tekercselésre, OB, OC, OD, OE, OF, OG sugárral, és csak a vonalsebesség változását kell elemezni a hét szögtartományban, θ0, θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6 és θ7, a tekercselő tű ciklikus forgási folyamatának teljes kvantitatív leírása érdekében.

A tű különböző forgási szögeinek sematikus diagramja

A trigonometrikus összefüggés alapján a megfelelő összefüggés származtatható.

A fenti egyenletből jól látható, hogy ha a tekercselő tűt állandó szögsebességgel tekerjük, akkor a tekercselés lineáris sebessége, valamint a tű támaszpontja és a pozitív és negatív pólusdarabok, valamint a membrán között kialakuló szög szegmentált függvénykapcsolatban. A kettő közötti képkapcsolatot a Matlab a következőképpen szimulálja:

A tekercselési sebesség változása különböző szögekben

Intuitív módon nyilvánvaló, hogy az ábrán látható lapos rombusz alakú tű tekercselési folyamatában a maximális lineáris sebesség és a minimális lineáris sebesség aránya több mint 10-szeres lehet. A vonalsebesség ilyen hatalmas változása nagy ingadozásokat okoz a pozitív és negatív elektródák és a membrán feszültségében, ami a tekercsfeszültség ingadozásának fő oka. A túlzott feszültségingadozás a tekercselés során a membrán megnyúlásához, a tekercselés után a membrán zsugorodásához és a magpréselés után kis rétegtávolsághoz vezethet a mag belsejében. A töltési folyamat során a pólusdarab kitágulása miatt a feszültség a mag szélessége irányába nem koncentrálódik, ami hajlítónyomatékot eredményez, ami a pólusdarab torzulását eredményezi, és az előkészített lítium akkumulátor végül megjelenik "S "deformáció.

Az "S" deformált mag CT-képe és szétszerelési diagramja

Jelenleg a csévélőtű alakja által okozott rossz magminőség (főleg deformáció) problémájának megoldására általában két módszert alkalmaznak: a változó feszültségű tekercselést és a változó sebességű tekercselést.

1. Változtatható feszültségű tekercselés: Vegyünk példának egy hengeres akkumulátort, állandó szögsebesség mellett a lineáris sebesség a tekercselési rétegek számával nő, ami a feszültség növekedéséhez vezet. Változtatható feszültségű tekercselés, azaz a feszültségszabályozó rendszeren keresztül úgy, hogy a pólusdarabra vagy membránra ható feszültség a tekercselési rétegek számának növekedésével és lineáris csökkentéssel, hogy állandó forgási sebesség esetén, de továbbra is A feszültség teljes tekercselési folyamatát amennyire csak lehetséges, állandó szinten tartsa. Számos változó feszültségű tekercselési kísérlet a következő következtetésekhez vezetett:
a. Minél kisebb a tekercsfeszültség, annál jobb a magdeformációt javító hatás.
b. Állandó fordulatszámú tekercseléskor a mag átmérőjének növekedésével a feszültség lineárisan csökken, kisebb az alakváltozás kockázata, mint az állandó feszültségű tekercselésnél.
2. Változtatható sebességű tekercselés: Vegyük például a négyzet alakú cellát, általában lapos, rombusz alakú tekercselő tűt használnak. Ha a tűt állandó szögsebességgel tekercseljük, a lineáris sebesség jelentősen ingadozik, ami nagy különbségeket eredményez a rétegek távolságában a mag sarkainál. Ekkor a lineáris sebességváltozások szükségessége a forgási sebesség változásának törvényének fordított levonása, vagyis a forgási sebesség feltekerése a szögváltozással és változással, hogy a lineáris sebesség-ingadozások tekercselési folyamata kicsiként valósuljon meg. lehetőség szerint, hogy a feszültség ingadozása kis amplitúdójú érték tartományban legyen.

Röviden, a tekercselő tű alakja befolyásolhatja a pólusfül laposságát (a mag hozamát és az elektromos teljesítményt), a tekercselési sebességet (termelékenység), a mag belső feszültségének egyenletességét (megjelenési deformációs problémák) és így tovább. A hengeres elemekhez általában kerek tűket használnak; négyzet alakú elemekhez általában elliptikus vagy lapos rombusz alakú tűket használnak (bizonyos esetekben kerek tűket is használhatunk a mag feltekerésére és lapítására, hogy négyzet alakú magot képezzenek). Ezenkívül nagy mennyiségű kísérleti adat azt mutatja, hogy a magok minősége fontos hatással van a végső akkumulátor elektrokémiai teljesítményére és biztonsági teljesítményére.

Ennek alapján a lítium akkumulátorok tekercselési folyamatában néhány kulcsfontosságú aggályt és óvintézkedést rendeztünk, annak reményében, hogy lehetőleg elkerüljük a helytelen műveleteket a tekercselési folyamat során, hogy a minőségi követelményeknek megfelelő lítium akkumulátorokat gyárthassunk.

A maghibák szemléltetése érdekében a magot AB ragasztós epoxigyantába meríthetjük kikeményedéshez, majd a keresztmetszetet csiszolópapírral levághatjuk és polírozhatjuk. A legjobb az elkészített mintákat mikroszkóppal vagy pásztázó elektronmikroszkóppal megfigyelni, hogy megkapjuk a mag belső hibaleképezését.

A mag belső hibatérképe
(a) Az ábra egy minősített magot mutat, nyilvánvaló belső hibák nélkül.
(b) Az ábrán a pólusrész nyilvánvalóan meg van csavarodva és deformálódott, ami összefüggésben lehet a tekercselés feszültségével, a feszültség túl nagy ahhoz, hogy a pólusrész ráncosodjon, és az ilyen jellegű hibák az akkumulátor interfész károsodását és a lítiumot csapadék, ami rontja az akkumulátor teljesítményét.
(c) Az ábrán az elektróda és a membrán között idegen anyag található. Ez a hiba súlyos önkisüléshez vezethet, sőt biztonsági problémákat is okozhat, de általában a Hi-pot teszt során észlelhető.
(d) Az ábrán látható elektródának negatív és pozitív hibamintája van, ami alacsony kapacitáshoz vagy lítium kiváláshoz vezethet.
(e) Az ábrán látható elektróda belsejében por keveredett, ami az akkumulátor fokozott önkisülését okozhatja.

Ezenkívül a mag belsejében lévő hibák roncsolásmentes vizsgálatokkal is jellemezhetők, például az általánosan használt röntgen- és CT-vizsgálattal. Az alábbiakban röviden bemutatunk néhány gyakori alapvető folyamathibát:

1. A pólusrész rossz lefedettsége: a helyi negatív pólusrész nincs teljesen lefedve a pozitív pólusdarabbal, ami az akkumulátor deformálódásához és lítium kicsapódáshoz vezethet, ami potenciális biztonsági kockázatokat okozhat.

2. A pólusdarab deformációja: a pólusdarab deformálódik extrudálással, ami belső rövidzárlatot válthat ki, és komoly biztonsági problémákat okozhat.

Érdemes megemlíteni, hogy 2017-ben a szenzációs samsung note7 mobiltelefon-robbanás esete, a vizsgálat eredménye annak köszönhető, hogy az akkumulátor belsejében lévő negatív elektróda összenyomódott, hogy belső rövidzárlatot okozzon, ezáltal az akkumulátor felrobbanjon, a balesetet a samsung elektronika okozta. több mint 6 milliárd dolláros veszteség.

3. Fém idegen anyag: a fém idegen anyag a lítium-ion akkumulátor gyilkos teljesítménye, származhat a pasztából, a berendezésből vagy a környezetből. A fémidegen anyag nagyobb részecskéi közvetlenül fizikai rövidzárlatot okozhatnak, és ha fémidegen anyagot kevernek a pozitív elektródába, az oxidálódik, majd lerakódik a negatív elektróda felületére, átszúrja a membránt, és végül belső károsodást okoz. rövidzárlat az akkumulátorban, ami komoly biztonsági kockázatot jelent. Közönséges fémidegen anyagok a Fe, Cu, Zn, Sn és így tovább.

A lítium akkumulátor tekercselő gépet a lítium akkumulátorcellák tekercselésére használják, amely egyfajta berendezés a pozitív elektródalap, a negatív elektródalap és a membrán összeszerelésére egy magcsomagba (JR: JellyRoll) folyamatos forgatással. A hazai tekercsgyártó berendezések 2006-ban indultak, félautomata körtekercselésből, félautomata négyszögletes tekercselésből, automatizált fóliagyártásból, majd kombinált automatizálássá, fóliatekercselő géppé, lézeres stancolt tekercselőgépé, anód folyamatos tekercselőgépé, membrános folyamatos tekercselésé fejlődtek. gép, és így tovább.

Itt különösen ajánljuk a Yixinfeng lézeres stancolt tekercselő és toló lapos gépet. Ez a gép ötvözi a fejlett lézeres vágási technológiát, a hatékony tekercselési folyamatot és a precíz tolófunkciót, ami nagymértékben javíthatja a lítium akkumulátor gyártási hatékonyságát és minőségét. A következő jelentős előnyökkel rendelkezik:


1. Nagy pontosságú présvágás: Biztosítsa a pólusdarab és a membrán pontos méretét, csökkentse az anyagpazarlást és javítsa az akkumulátor konzisztenciáját.
2. Stabil tekercselés: Az optimalizált tekercselési mechanizmus és vezérlőrendszer szoros és stabil magszerkezetet biztosít, csökkenti a belső ellenállást és javítja az akkumulátor teljesítményét.
3. Nagy hatékonyságú szintezés: Az egyedi szintező kialakítás simává teszi a magok felületét, csökkenti az egyenetlen belső feszültséget, és meghosszabbítja az akkumulátor élettartamát.
4. Intelligens vezérlés: Fejlett ember-számítógép interfésszel felszerelt, pontos paraméterbeállítást és valós idejű monitorozást, egyszerű kezelést és egyszerű karbantartást valósít meg.
5. Széles körű kompatibilitás: 18, 21, 32, 46, 50, 60 akkumulátorcella-modellhez is képes, hogy megfeleljen az Ön változatos gyártási igényeinek.

Lítium-ion akkumulátoros berendezések
Válassza a Yixinfeng lézeres vágó-, tekercselő- és tológépet, hogy magasabb minőséget és hatékonyságot biztosítson lítiumelem-gyártásához!