Литий батареяларын орау машинасы: принциптері, негізгі процестері және сапаны бақылау жөніндегі нұсқаулықтар

Литий-иондық батареяларды өндіру процесінде әдетте процесті бөлудің бірнеше жолы бар. Процесті үш негізгі процеске бөлуге болады: электродтарды жасау, құрастыру процесі және ұяшықтарды сынау (төмендегі суретте көрсетілгендей), сонымен қатар оны орау алдындағы және орамнан кейінгі процестерге бөлетін компаниялар бар және бұл демаркация нүктесі орау процесі. Күшті біріктіру функциясының арқасында аккумулятордың сыртқы түрін бастапқы қалыптау жасай алады, сондықтан литий-ионды аккумуляторды өндірудегі орау процесі шешуші рөл атқарады, илектелген өзек шығаратын орау процесі көбінесе жалаңаш деп аталады. батарея ұяшығы (Jelly-Roll, JR деп аталады).

Литий-ионды аккумуляторларды өндіру процесі
Литий-ионды аккумуляторды өндіру процесінде ядроны орау процесі төмендегідей суреттелген. Арнайы операция оң полюс бөлігін, теріс полюс бөлігін және оқшаулау пленкасын орау машинасының ине механизмі арқылы бірге айналдыру болып табылады, ал көршілес оң және теріс полюс бөліктері қысқа тұйықталудың алдын алу үшін оқшаулағыш пленкамен оқшауланады. Орамды аяқтағаннан кейін, өзек құлап кетпес үшін, өзек жабылатын жабысқақ қағазбен бекітіледі, содан кейін келесі процеске өтеді. Бұл процесте негізгі мәселе оң және теріс электродтар арасында физикалық байланыс болмауын қамтамасыз ету және теріс электрод парағы көлденең және тік бағытта оң электрод парағын толығымен жабуы мүмкін.

Орау процесінің принциптік схемасы
Ядроны орау процесінде әдетте екі шиыршық түйреуіш алдын ала орау үшін диафрагманың екі қабатын қысады, содан кейін оң немесе теріс полюс бөлігін кезекпен береді, ал полюс бөлігі орау үшін диафрагманың екі қабаты арасында қысылады. Ядроның бойлық бағытында диафрагма теріс диафрагмадан, ал теріс диафрагма оң диафрагмадан асып түседі, осылайша оң және теріс диафрагмалар арасындағы контактілі қысқа тұйықталуды болдырмайды.

Орамды инені қысқыш диафрагманың принципиалды сұлбасы

Автоматты орау машинасының физикалық сызбасы

Орау машинасы негізгі орау процесін жүзеге асыру үшін негізгі жабдық болып табылады. Жоғарыда келтірілген диаграммаға сілтеме жасай отырып, оның негізгі компоненттері мен функциялары келесідей:

1. Полюс бөліктерін беру жүйесі: тірек бөліктерінің тұрақты жеткізілуін қамтамасыз ету үшін бағыттаушы рельс бойымен оң және теріс полюс бөліктерін тиісінше AA және BB жағы арасындағы диафрагманың екі қабатына жеткізіңіз.
2. Диафрагманы ағыту жүйесі: диафрагмаларды орау инесіне автоматты және үздіксіз беруді жүзеге асыру үшін оған жоғарғы және төменгі диафрагмалар кіреді.
3. Кернеуді басқару жүйесі: орау процесінде диафрагманың тұрақты кернеуін басқару үшін.
4. Орау және желімдеу жүйесі: ораудан кейін өзектерді желімдеу және бекіту үшін.
5. Түсіру конвейер жүйесі: инелерден өзектерді автоматты түрде бөлшектеңіз және оларды автоматты конвейер лентасына тастаңыз.
6. Аяқ қосқышы: Қалыпты жағдай болмаған кезде, орамның қалыпты жұмысын басқару үшін аяқ қосқышын басыңыз.
7. Адам мен компьютердің өзара әрекеттесу интерфейсі: параметрді орнату, қолмен жөндеу, дабыл шақырулары және басқа функциялар.

Орау процесінің жоғарыдағы талдауынан электр ядросының орамында екі сөзсіз буын бар екенін көруге болады: инені итеру және инені тарту.
Инені итеру процесі: екі орам ине итеру әсерінен ине цилиндрі, диафрагманың екі жағы арқылы созылады, жеңге енгізілген ине цилиндрінің қосындысынан пайда болған екі ине орамы, инелердің орамдары. диафрагманы қысу үшін жақын жерде, бір уақытта инелердің екі орамы өзек орамасының өзегі ретінде негізінен симметриялы пішінді қалыптастыру үшін біріктіріледі.

Инені итеру процесінің принциптік схемасы

Инені айдау процесі: өзек орамасы аяқталғаннан кейін ине сорғыш цилиндрдің әсерінен екі ине тартылады, ине цилиндрі гильзадан алынады, ине құрылғысындағы шар серіппенің әсерінен инені жабады, және екі ине қарама-қарсы бағытта оралады және ине мен өзегінің ішкі беті арасында белгілі бір саңылау жасау үшін иненің бос ұшының өлшемі кішірейтіледі, ал ине ұстағыш жеңге қатысты тартылған кезде, инелер мен өзегін тегіс бөлуге болады.

Инені алу процесінің принциптік схемасы

Жоғарыдағы инені итеру және суырып алу процесіндегі «ине» орау машинасының негізгі құрамдас бөлігі ретінде орау жылдамдығы мен өзек сапасына айтарлықтай әсер ететін инені білдіреді. Қазіргі уақытта орау машиналарының көпшілігінде дөңгелек, сопақ және жалпақ алмас тәрізді инелер қолданылады. Дөңгелек және сопақ инелер үшін, белгілі бір доғаның болуына байланысты, өзекшенің полюсті құлағының деформациясы, кейінгі өзек басу процесінде, сонымен қатар ішкі әжімдерді және өзектің деформациясын тудыруы оңай. Жалпақ гауһар тәріздес инелерге келетін болсақ, ұзын және қысқа осьтер арасындағы үлкен өлшем айырмашылығына байланысты полюстер бөлігі мен диафрагманың кернеуі айтарлықтай өзгереді, бұл жетек қозғалтқышының ауыспалы жылдамдықпен айналуын талап етеді, бұл процесті басқаруды қиындатады, және орама жылдамдығы әдетте төмен.

Жалпы орама инелер схемасы

Мысал ретінде ең күрделі және кең таралған жалпақ гауһар тәрізді инені алайық, оның орау және айналу процесінде оң және теріс полюс бөліктері мен диафрагма әрқашан B, C, D, E, F бұрыштарының алты нүктесіне оралады. және G тіреу нүктесі ретінде.

Жалпақ алмас тәрізді орама инені айналдыру схемасы

Сондықтан орау процесін радиусы ретінде OB, OC, OD, OE, OF, OG болатын сегменттік орамаға бөлуге болады және тек θ0, θ1, θ2 арасындағы жеті бұрыштық диапазондағы желі жылдамдығының өзгеруін талдау қажет, θ3, θ4, θ5, θ6 және θ7, орама иненің циклдік айналу процесін толық сандық сипаттау үшін.

Иненің айналу бұрышының әртүрлі схемалық схемасы

Тригонометриялық қатынас негізінде сәйкес қатынасты шығаруға болады.

Жоғарыда келтірілген теңдеуден орама инесін тұрақты бұрыштық жылдамдықпен ораған кезде ораманың сызықтық жылдамдығы мен иненің тірек нүктесі мен оң және теріс полюс бөліктері мен диафрагма арасында пайда болатын бұрыш болатынын көру оңай. сегменттелген функциялық қатынаста. Екеуінің арасындағы кескін байланысы Matlab арқылы келесідей модельденеді:

Орам жылдамдығының әртүрлі бұрыштарда өзгеруі

Суреттегі жалпақ алмас тәрізді иненің орау процесінде максималды сызықтық жылдамдықтың минималды сызықтық жылдамдыққа қатынасы 10 еседен астам болуы мүмкін екендігі интуитивті түрде анық. Желі жылдамдығының мұндай үлкен өзгеруі оң және теріс электродтар мен диафрагманың кернеуінде үлкен ауытқуларға әкеледі, бұл орама кернеуінің ауытқуының негізгі себебі болып табылады. Кернеудің шамадан тыс ауытқуы орау процесі кезінде диафрагманың созылуына, ораудан кейін диафрагманың жиырылуына және өзек басуынан кейін өзек ішіндегі бұрыштардағы қабаттардың азаюына әкелуі мүмкін. Зарядтау процесінде полюс бөлігінің кеңеюі өзек ені бағытында кернеуді тудырады шоғырланбаған, нәтижесінде иілу сәті, полюс бөлігінің бұрмалануына әкеледі және дайындалған литий батареясы сайып келгенде пайда болады «S «деформация.

КТ суреті және деформацияланған ядроның «S» бөлшектеу диаграммасы

Қазіргі уақытта орама инесінің пішінінен туындаған нашар өзек сапасы (негізінен деформация) мәселесін шешу үшін әдетте екі әдіс қолданылады: айнымалы кернеу орамасы және ауыспалы жылдамдық орамасы.

1. Айнымалы кернеу орамасы: Мысал ретінде цилиндрлік аккумуляторды алыңыз, тұрақты бұрыштық жылдамдық кезінде сызықтық жылдамдық орам қабаттарының санына қарай артады, бұл кернеудің жоғарылауына әкеледі. Айнымалы кернеу орамасы, яғни кернеуді басқару жүйесі арқылы, полюске немесе диафрагмаға қолданылатын кернеу орама қабаттарының санының ұлғаюымен және сызықтық азаюымен, тұрақты айналу жылдамдығы жағдайында, бірақ бәрібір мүмкін тұрақты ұстап тұру үшін шиеленістің бүкіл орама процесін мүмкіндігінше орындаңыз. Айнымалы кернеу орамасының көптеген тәжірибелері келесі қорытындыларға әкелді:
а. Орамның кернеуі неғұрлым аз болса, өзек деформациясына соғұрлым жақсы әсер етеді.
б. Тұрақты жылдамдықты орау кезінде, өзек диаметрі ұлғайған сайын, кернеу тұрақты кернеу орамасына қарағанда деформация қаупі төмен сызықты түрде төмендейді.
2. Айнымалы жылдамдық орамасы: Мысал ретінде шаршы ұяшықты алыңыз, әдетте жалпақ гауһар тәрізді орама инесі қолданылады. Ине тұрақты бұрыштық жылдамдықпен оралған кезде, сызықтық жылдамдық айтарлықтай ауытқиды, нәтижесінде өзек бұрыштарындағы қабат аралықтарында үлкен айырмашылықтар болады. Бұл кезде сызықтық жылдамдықтың қажеттілігі айналу жылдамдығының өзгеру заңының кері шегерімін өзгертеді, яғни айналу жылдамдығының орамасы бұрыштың өзгеруімен және өзгеруімен, сызықтық жылдамдық ауытқуларының орама процесін жүзеге асыру үшін кішігірім мүмкіндігінше, кернеудің шағын амплитудалық мән диапазонында ауытқуын қамтамасыз ету үшін.

Қысқаша айтқанда, орама иненің пішіні полюстік құлақтың тегістігіне (өзек шығымы және электрлік өнімділік), орама жылдамдығына (өнімділік), ядроның ішкі кернеуінің біркелкілігіне (сыртқы деформация проблемалары) және т.б. әсер етуі мүмкін. Цилиндрлік аккумуляторлар үшін әдетте дөңгелек инелер қолданылады; шаршы аккумуляторлар үшін әдетте эллипстік немесе жалпақ ромб тәрізді инелер қолданылады (кейбір жағдайларда дөңгелек инелер шаршы өзек қалыптастыру үшін өзекті орауға және тегістеуге де пайдаланылуы мүмкін). Сонымен қатар, тәжірибелік деректердің үлкен көлемі өзектердің сапасы соңғы батареяның электрохимиялық көрсеткіштеріне және қауіпсіздік көрсеткіштеріне маңызды әсер ететінін көрсетеді.

Осыған сүйене отырып, біз сапа талаптарына сәйкес келетін литий батареяларын шығару үшін орау процесінде дұрыс емес операцияларды болдырмауға үміттеніп, литий батареяларын орау процесіндегі кейбір негізгі мәселелер мен сақтық шараларын сұрыптадық.

Негізгі ақауларды визуализациялау үшін, өзекті емдеу үшін AB желімінің эпоксидті шайырына батыруға болады, содан кейін көлденең қиманы кесіп, тегістеуішпен жылтыратуға болады. Дайын үлгілерді микроскоптың немесе сканерлеуші ​​электронды микроскоптың астында бақылау жақсы, осылайша ядроның ішкі ақаулық картасын алу үшін.

Ядроның ішкі ақаулар картасы
(a) Суретте айқын ішкі ақаулары жоқ білікті өзек көрсетілген.
(b) Суретте полюс бөлігі анық бұралған және деформацияланған, бұл орамның кернеуіне байланысты болуы мүмкін, кернеу полюстің әжімдерін тудыруы үшін тым үлкен және мұндай ақаулар батарея интерфейсін нашарлатады және литий жауын-шашын, бұл батареяның жұмысын нашарлатады.
в) Суреттегі электрод пен диафрагманың арасында бөгде зат бар. Бұл ақау елеулі өздігінен разрядқа әкелуі және тіпті қауіпсіздік мәселелерін тудыруы мүмкін, бірақ оны әдетте Hi-pot сынағы кезінде анықтауға болады.
(d) Суреттегі электродтың теріс және оң ақау үлгісі бар, ол төмен сыйымдылыққа немесе литий тұнбасына әкелуі мүмкін.
(e) Суреттегі электродтың ішінде шаң араласқан, бұл батареяның өздігінен зарядсыздануына әкелуі мүмкін.

Сонымен қатар, ядроның ішіндегі ақаулар жиі қолданылатын рентгендік және КТ сынағы сияқты бұзылмайтын сынақтармен де сипатталуы мүмкін. Төменде кейбір жалпы негізгі процесс ақауларына қысқаша кіріспе берілген:

1. Полюс бөлігінің нашар жабылуы: жергілікті теріс полюс бөлігі оң полюс бөлігімен толығымен жабылмаған, бұл батареяның деформациясына және литий жауын-шашынына әкелуі мүмкін, бұл ықтимал қауіпсіздік қауіптерін тудырады.

2. Полюс бөлігінің деформациясы: полюс бөлігі экструзия арқылы деформацияланған, бұл ішкі қысқа тұйықталуды тудыруы және қауіпсіздіктің маңызды мәселелерін тудыруы мүмкін.

Айта кетейік, 2017 жылы сенсациялық Samsung note7 ұялы телефонының жарылу оқиғасы, тергеу нәтижесі аккумулятордың ішіндегі теріс электродтың қысылуына байланысты ішкі қысқа тұйықталуды тудыруы, осылайша аккумулятордың жарылуына себеп болды, апат samsung электроникасын тудырды. 6 миллиард доллардан астам шығынға ұшырады.

3. Металл бөгде заттар: металл бөгде заттар литий-ионды батареяны өлтіргіштің өнімділігі болып табылады, пастадан, жабдықтан немесе қоршаған ортадан келуі мүмкін. Металл бөгде заттардың үлкен бөлшектері физикалық қысқа тұйықталуды тікелей тудыруы мүмкін және металл бөгде заты оң электродқа араласқанда, ол тотығады, содан кейін теріс электродтың бетіне түсіп, диафрагманы тесіп, сайып келгенде, ішкі тұйықталуды тудырады. батареядағы қысқа тұйықталу, бұл қауіпсіздікке үлкен қауіп төндіреді. Кең таралған металл бөгде заттар Fe, Cu, Zn, Sn және т.б.

Литий батареяларын орау машинасы литий батареяларының ұяшықтарын орау үшін қолданылады, ол оң электрод парағын, теріс электрод парағын және диафрагманы үздіксіз айналу арқылы өзек пакетіне (JR: JellyRoll) жинауға арналған жабдықтың бір түрі. 2006 жылы отандық орама өндірісінің жабдықтары жартылай автоматты дөңгелектен, жартылай автоматты төртбұрышты орамнан, автоматтандырылған пленка өндірісінен басталды, содан кейін біріктірілген автоматика, пленка орау машинасы, лазерлік кескіш орау машинасы, анодты үздіксіз орау машинасы, диафрагманы үздіксіз орамаға айналды. машина және т.б.

Мұнда біз әсіресе Yixinfeng лазерлік кесетін орама және итергіш тегіс машинаны ұсынамыз. Бұл машина озық лазерлік кесу технологиясын, тиімді орау процесін және дәл итеру функциясын біріктіреді, бұл литий батареясының өндіріс тиімділігі мен сапасын айтарлықтай жақсартады. Оның келесі маңызды артықшылықтары бар:


1. Жоғары дәлдікпен кесу: полюс бөлігі мен диафрагманың нақты өлшемін қамтамасыз етіңіз, материал қалдықтарын азайтыңыз және батареяның консистенциясын жақсартыңыз.
2. Тұрақты орама: Оңтайландырылған орама механизмі және басқару жүйесі тығыз және тұрақты ядро ​​құрылымын қамтамасыз етеді, ішкі кедергіні азайтады және батареяның жұмысын жақсартады.
3. Жоғары тиімді нивелирлеу: Бірегей тегістеу дизайны өзектердің бетін тегіс етеді, біркелкі емес ішкі кернеуді азайтады және батареяның қызмет ету мерзімін ұзартады.
4. Интеллектуалды басқару: адам мен компьютердің өзара әрекеттесуінің жетілдірілген интерфейсімен жабдықталған, ол нақты параметрлерді орнатуды және нақты уақыттағы бақылауды, оңай басқаруды және оңай техникалық қызмет көрсетуді жүзеге асырады.
5. Үйлесімділіктің кең ауқымы: ол сіздің әртүрлі өндірістік қажеттіліктеріңізді қанағаттандыру үшін 18, 21, 32, 46, 50, 60 батарея ұяшықтарының барлық үлгілерін жасай алады.

Литий-иондық аккумуляторлық жабдық
Литий батареяларын өндіруге жоғары сапа мен тиімділік әкелу үшін Yixinfeng лазерлік кескіш, орау және итергіш машинаны таңдаңыз!