Машина за намотување на литиумска батерија: принципи, клучни процеси и упатства за контрола на квалитетот

Во процесот на производство на литиум-јонски батерии, обично постојат неколку начини да се подели процесот. Процесот може да се подели на три главни процеси: производство на електроди, процес на склопување и тестирање на ќелиите (како што е прикажано на сликата подолу), а исто така има и компании кои го делат на процеси пред намотување и по намотување, а оваа точка на разграничување е процесот на намотување. Поради својата силна интеграциска функција, може да направи првично обликување на батеријата да изгледа, така што процесот на намотување во производството на литиум-јонски батерии како клучна улога, е клучот, процесот на намотување произведен од валаното јадро често се нарекува голо батерија (Jelly-Roll, познат како JR).

Процес на производство на литиум-јонски батерии
Во процесот на производство на литиум-јонски батерии, процесот на намотување на јадрото е илустриран на следниов начин. Специфичната операција е да се тркалаат делот од позитивниот пол, делот од негативниот пол и изолациониот филм преку механизмот на иглата на машината за намотување, а соседните парчиња позитивни и негативни полови се изолираат со изолациониот филм со цел да се спречи краток спој. По завршувањето на намотувањето, јадрото се фиксира со леплива хартија за затворање за да се спречи распаѓање на јадрото, а потоа тече кон следниот процес. Во овој процес, клучот е да се осигура дека нема физички контакт помеѓу позитивните и негативните електроди и дека листот со негативна електрода може целосно да го покрие листот на позитивната електрода и во хоризонтална и во вертикална насока.

Шематски дијаграм на процесот на намотување
Во процесот на намотување на јадрото, генерално, два ролни иглички прицврстуваат два слоја дијафрагма за претходно намотување, а потоа за возврат го хранат делот од позитивниот или негативниот пол, а полното парче се стега помеѓу двата слоја на дијафрагмата за намотување. Во надолжната насока на јадрото, дијафрагмата ја надминува негативната дијафрагма, а негативната дијафрагма ја надминува позитивната дијафрагма, за да се избегне контактниот краток спој помеѓу позитивната и негативната дијафрагма.

Шематски дијаграм на дијафрагмата за стегање на иглата за намотување

Физичко цртање на машина за автоматско намотување

Машината за намотување е клучната опрема за реализација на процесот на намотување на јадрото. Осврнувајќи се на горниот дијаграм, неговите главни компоненти и функции се како што следува:

1. Систем за напојување со полови парчиња: пренесете ги позитивните и негативните полови по должината на водичката шина до двата слоја на дијафрагмата помеѓу страната АА и ББ страната, соодветно, за да се обезбеди стабилно снабдување со делови од столбови.
2. Систем за одмотување на дијафрагмата: Вклучува горните и долните дијафрагми за да се реализира автоматското и континуирано снабдување со дијафрагми до иглата за намотување.
3. Систем за контрола на затегнатоста: за контрола на константното затегнување на дијафрагмата за време на процесот на намотување.
4. Систем за намотување и лепење: за лепење и фиксирање на јадрата по намотување.
5. Транспортен систем за растоварање: Автоматски демонтирајте ги јадрата од иглите и спуштете ги на автоматската подвижна лента.
6. Нога прекинувач: Кога нема абнормална состојба, стапнете на ножниот прекинувач за да го контролирате нормалното функционирање на намотувањето.
7. Интерфејс за интеракција човек-компјутер: со поставување параметри, рачно дебагирање, предупредувања за аларм и други функции.

Од горната анализа на процесот на намотување, може да се види дека намотувањето на електричното јадро содржи две неизбежни врски: туркање на иглата и повлекување на иглата.
Притиснете го процесот на игла: двете ролни игли се протегаат под дејство на притискање на цилиндерот на иглата, низ двете страни на дијафрагмата, двете ролни игли формирани од комбинацијата на иглата цилиндер вметната во ракавот, ролните со игли блиску до стегање на дијафрагмата, во исто време, двете ролни игли се спојуваат за да формираат во основа симетрична форма, како јадро на намотување на јадрото.

Шематски дијаграм на процесот на туркање игла

Процес на пумпање со игла: откако ќе заврши намотувањето на јадрото, двете игли се повлекуваат под дејство на цилиндерот за пумпање на иглата, цилиндерот за игла се повлекува од ракавот, топката во уредот за игла ја затвора иглата под дејство на пружината, а двете игли се намотани во спротивни насоки, а големината на слободниот крај на иглата се намалува за да се формира одредена празнина помеѓу иглата и внатрешната површина на јадрото, а со повлечена игла во однос на држачот, иглите и јадрото може непречено да се одвои.

Шематски дијаграм на процесот на екстракција на игла

„Иглата“ во процесот на туркање и извлекување на иглата погоре се однесува на иглата, која, како основна компонента на машината за намотување, има значително влијание врз брзината на намотување и квалитетот на јадрото. Во моментов, повеќето од машините за намотување користат тркалезни, овални и рамни игли во облик на дијамант. За тркалезни и овални игли, поради постоењето на одреден лак, ќе доведе до деформација на полното уво на јадрото, во последователниот процес на притискање на јадрото, но и лесно да предизвика внатрешно збрчкање и деформација на јадрото. Што се однесува до рамните игли во облик на дијамант, поради големата разлика во големината помеѓу долгите и кратките оски, затегнатоста на полното парче и дијафрагмата значително варира, што бара погонскиот мотор да навива со променлива брзина, што го отежнува контролирањето на процесот, а брзината на намотување е обично мала.

Шематски дијаграм на заеднички игли за намотување

Земете ја како пример најкомплицираната и највообичаена рамна игла во облик на дијамант, во процесот на нејзиното намотување и ротација, позитивните и негативните полови и дијафрагмата секогаш се обвиткуваат околу шесте аголни точки на B, C, D, E, F. и G како точка за поддршка.

Шематски дијаграм на рамна ротација на иглата за намотување во облик на дијамант

Затоа, процесот на намотување може да се подели на сегментално намотување со OB, OC, OD, OE, OF, OG како радиус, и само треба да се анализира промената на брзината на линијата во седумте аголни опсези помеѓу θ0, θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6 и θ7, со цел целосно квантитативно да се опише процесот на циклична ротација на иглата за намотување.

Шематски дијаграм на различни агли на ротација на иглата

Врз основа на тригонометриската врска може да се изведе соодветната релација.

Од горната равенка, лесно може да се види дека кога иглата за намотување е намотана со константна аголна брзина, линеарната брзина на намотување и аголот формиран помеѓу потпорната точка на иглата и позитивните и негативните полови парчиња и дијафрагмата се во сегментирана функционална врска. Односот на сликата помеѓу двете е симулиран од Matlab на следниов начин:

Промени на брзината на намотување под различни агли

Интуитивно е очигледно дека односот на максималната линеарна брзина до минималната линеарна брзина во процесот на намотување на рамната игла во облик на дијамант на сликата може да биде повеќе од 10 пати. Ваквата огромна промена во брзината на линијата ќе донесе големи флуктуации во затегнатоста на позитивните и негативните електроди и дијафрагмата, што е главната причина за флуктуации во затегнатоста на намотувањето. Прекумерното флуктуирање на напнатоста може да доведе до истегнување на дијафрагмата за време на процесот на намотување, собирање на дијафрагмата по намотување и мало растојание меѓу слоевите во аглите внатре во јадрото по притискање на јадрото. Во процесот на полнење, проширувањето на полното парче предизвикува стресот во насока на ширината на јадрото да не е концентрирана, што резултира со момент на свиткување, што резултира со изобличување на полното парче, а подготвената литиумска батерија на крајот се појавува „S „деформација.

CT слика и дијаграм за расклопување на деформираното јадро "S".

Во моментов, за да се реши проблемот со слабиот квалитет на јадрото (главно деформација) предизвикан од обликот на иглата за намотување, обично се користат два методи: намотување со променлива затегнатост и намотување со променлива брзина.

1. Намотување со променливо затегнување: Земете цилиндрична батерија како пример, при постојана аголна брзина, линеарната брзина се зголемува со бројот на слоевите на намотување, што доведува до пораст на затегнатоста. Намотување со променливо затегнување, односно преку системот за контрола на затегнатоста, така што затегнатоста што се применува на полното парче или дијафрагмата со зголемување на бројот на слоеви на намотување и линеарно намалување, така што во случај на постојана брзина на ротација, но сепак може направете го целиот процес на намотување на затегнатоста колку што е можно да се одржува константа. Голем број експерименти за намотување со променлива напнатост доведоа до следните заклучоци:
а. Колку е помало затегнатоста на намотувањето, толку е подобар ефектот на подобрување на деформацијата на јадрото.
б. За време на намотување со постојана брзина, како што се зголемува дијаметарот на јадрото, затегнатоста се намалува линеарно со помал ризик од деформација отколку со намотување со постојано затегнување.
2. Намотување со променлива брзина: Земете квадратна ќелија како пример, обично се користи рамна игла за намотување во облик на дијамант. Кога иглата е намотана со константна аголна брзина, линеарната брзина значително флуктуира, што резултира со големи разлики во растојанието меѓу слоевите на аглите на јадрото. Во тоа време, потребата за линеарна брзина го менува обратното одбивање на законот за промена на ротационата брзина, односно намотување на ротационата брзина со промената и промената на аголот, со цел да се реализира процесот на намотување на линеарните флуктуации на брзината како мали. што е можно, за да се осигура дека тензијата флуктуации во опсегот на мала амплитудна вредност.

Накратко, обликот на иглата за намотување може да влијае на плошноста на увото на столбот (принос на јадрото и електрични перформанси), брзината на намотување (продуктивност), униформноста на внатрешниот стрес на јадрото (проблеми со деформација на изгледот) и така натаму. За цилиндрични батерии, обично се користат тркалезни игли; за квадратни батерии, обично се користат елипсовидни или рамни ромбични игли (во некои случаи, тркалезни игли може да се користат и за намотување и израмнување на јадрото за да се формира квадратно јадро). Покрај тоа, голем број експериментални податоци покажуваат дека квалитетот на јадрата има важно влијание врз електрохемиските перформанси и безбедносните перформанси на финалната батерија.

Врз основа на ова, решивме некои клучни грижи и мерки на претпазливост во процесот на намотување на литиумските батерии, со надеж дека ќе избегнеме несоодветни операции во процесот на намотување колку што е можно повеќе, за да произведеме литиумски батерии што ги исполнуваат барањата за квалитет.

Со цел да се визуелизираат дефектите на јадрото, јадрото може да се потопува во AB лепак епоксидна смола за лекување, а потоа пресекот може да се исече и полира со шкурка. Најдобро е да се набљудуваат подготвените примероци под микроскоп или скенирачки електронски микроскоп, за да се добие внатрешното мапирање на дефекти на јадрото.

Карта на внатрешниот дефект на јадрото
(а) Сликата покажува квалификувано јадро без очигледни внатрешни дефекти.
(б) На сликата, делот на столбот е очигледно извиткан и деформиран, што може да биде поврзано со затегнатоста на намотувањето, затегнатоста е преголема за да предизвика збрчкање на парчето столб, а овој вид дефекти ќе предизвика влошување на интерфејсот на батеријата и литиум врнежи, што ќе ја влоши работата на батеријата.
(в) Постои туѓа супстанција помеѓу електродата и дијафрагмата на сликата. Овој дефект може да доведе до сериозно само-празнење, па дури и да предизвика безбедносни проблеми, но обично може да се открие во тестот Hi-pot.
(г) Електродата на сликата има негативен и позитивен модел на дефект, што може да доведе до низок капацитет или врнежи од литиум.
(д) Електродата на сликата има внатре измешана прашина, што може да доведе до зголемено само-празнење на батеријата.

Дополнително, дефектите во јадрото може да се карактеризираат и со недеструктивно тестирање, како што се најчесто користените рендгенски и КТ тестирања. Следното е краток вовед за некои вообичаени дефекти на основниот процес:

1. Лоша покриеност на парчето столб: локалното парче негативен пол не е целосно покриено со парче со позитивен пол, што може да доведе до деформација на батеријата и врнежи од литиум, што резултира со потенцијални безбедносни опасности.

2. Деформација на полното парче: полното парче се деформира со истиснување, што може да предизвика внатрешен краток спој и да донесе сериозни безбедносни проблеми.

Вреди да се спомене дека во 2017 година, сензационалниот случај за експлозија на мобилен телефон samsung note7, резултатот од истрагата се должи на притисната негативна електрода во внатрешноста на батеријата за да предизвика внатрешен краток спој, со што батеријата експлодирала, несреќата предизвикала електроника Samsung загуба од повеќе од 6 милијарди долари.

3. Метална туѓа материја: метална туѓа материја е изведба на литиум-јонска батерија убиец, може да дојде од паста, опрема или животната средина. Поголемите честички на метална туѓа материја може директно да предизвикаат физички краток спој, а кога металната туѓа материја се меша во позитивната електрода, таа ќе се оксидира и потоа ќе се депонира на површината на негативната електрода, пробивајќи ја дијафрагмата и на крајот предизвикувајќи внатрешен краток спој во батеријата, што претставува сериозна безбедносна опасност. Вообичаени метални туѓи материи се Fe, Cu, Zn, Sn и така натаму.

Машината за намотување на литиумските батерии се користи за намотување на ќелиите на литиумските батерии, што е еден вид опрема за склопување на лист со позитивна електрода, лист со негативна електрода и дијафрагма во јадро пакет (JR: JellyRoll) со континуирана ротација. Домашната опрема за производство на намотување започна во 2006 година, од полуавтоматско кружно, полуавтоматско квадратно намотување, автоматско производство на филм, а потоа се разви во комбинирана автоматизација, машина за намотување на филмови, машина за намотување со ласерско сечење, машина за континуирано намотување анодна, континуирано намотување на дијафрагмата машина, и така натаму.

Овде, ние особено препорачуваме Yixinfeng ласерска машина за намотување и туркање рамна машина. Оваа машина комбинира напредна технологија за ласерско сечење, ефикасен процес на намотување и прецизна функција на туркање, што може значително да ја подобри ефикасноста на производството и квалитетот на литиумската батерија. Ги има следните значајни предности:


1. Високопрецизно сечење со матрица: Обезбедете ја прецизната големина на парчето столб и дијафрагмата, намалете го материјалниот отпад и подобрете ја конзистентноста на батеријата.
2. Стабилно намотување: Оптимизираниот механизам за намотување и контролниот систем обезбедува цврста и стабилна структура на јадрото, го намалува внатрешниот отпор и ги подобрува перформансите на батеријата.
3. Израмнување со висока ефикасност: Уникатниот дизајн за израмнување ја прави површината на јадрата рамна, го намалува нерамномерниот внатрешен стрес и го продолжува животниот век на батеријата.
4. Интелигентна контрола: Опремен со напреден интерфејс за интеракција човек-компјутер, реализира прецизно поставување на параметри и следење во реално време, лесно ракување и лесно одржување.
5. Широк опсег на компатибилност: исто така може да направи 18, 21, 32, 46, 50, 60 сите модели на батериски ќелии, за да ги задоволи вашите различни производствени потреби.

Опрема за литиум - јонска батерија
Изберете Yixinfeng машина за ласерско сечење, намотување и туркање за да донесете повисок квалитет и ефикасност за производство на вашите литиумски батерии!