Lithium Battery Winding Machine: Mga Prinsipyo, Pangunahing Proseso at Mga Alituntunin sa Pagkontrol sa Kalidad

Sa proseso ng pagmamanupaktura ng mga baterya ng lithium-ion, karaniwang may ilang mga paraan upang hatiin ang proseso. Ang proseso ay maaaring nahahati sa tatlong pangunahing proseso: pagmamanupaktura ng elektrod, proseso ng pagpupulong at pagsubok sa cell (tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba), at mayroon ding mga kumpanya na hinahati ito sa mga proseso ng pre-winding at post-winding, at ang punto ng demarcation na ito ay ang proseso ng paikot-ikot. Dahil sa malakas na pag-andar ng pagsasama nito, maaaring gawing paunang paghubog ang hitsura ng baterya, kaya ang proseso ng paikot-ikot sa pagmamanupaktura ng baterya ng lithium-ion bilang isang mahalagang papel, ay ang susi, ang proseso ng paikot-ikot na ginawa ng pinagsamang core ay madalas na tinutukoy bilang ang hubad cell ng baterya (Jelly-Roll, tinutukoy bilang JR).

Proseso ng Paggawa ng Baterya ng Lithium-ion
Sa proseso ng pagmamanupaktura ng baterya ng lithium-ion, ang proseso ng core winding ay inilalarawan bilang mga sumusunod. Ang partikular na operasyon ay ang pag-roll ng positive pole piece, negative pole piece at isolation film nang magkasama sa pamamagitan ng winding machine's needle mechanism, at ang magkatabing positive at negative pole na piraso ay ihiwalay ng isolation film upang maiwasan ang short circuit. Matapos ang paikot-ikot ay tapos na, ang core ay naayos na may pagsasara ng malagkit na papel upang maiwasan ang core mula sa pagbagsak, at pagkatapos ay dumadaloy sa susunod na proseso. Sa prosesong ito, ang susi ay upang matiyak na walang pisikal na kontak sa pagitan ng positibo at negatibong mga electrodes, at ang negatibong electrode sheet ay maaaring ganap na masakop ang positibong electrode sheet sa parehong pahalang at patayong direksyon.

Schematic diagram ng proseso ng paikot-ikot
Sa proseso ng paikot-ikot ng core, sa pangkalahatan, ang dalawang roll pin ay nag-clamp ng dalawang layer ng diaphragm para sa pre-winding, at pagkatapos ay pinapakain ang positibo o negatibong piraso ng poste, at ang piraso ng poste ay naka-clamp sa pagitan ng dalawang layer ng diaphragm para sa paikot-ikot. Sa longitudinal na direksyon ng core, ang diaphragm ay lumampas sa negatibong diaphragm, at ang negatibong diaphragm ay lumampas sa positibong diaphragm, upang maiwasan ang contact short circuit sa pagitan ng positibo at negatibong diaphragm.

Schematic diagram ng winding needle clamping diaphragm

Pisikal na pagguhit ng awtomatikong paikot-ikot na makina

Ang winding machine ay ang pangunahing kagamitan upang mapagtanto ang pangunahing proseso ng paikot-ikot. Ang pagtukoy sa diagram sa itaas, ang mga pangunahing bahagi at pag-andar nito ay ang mga sumusunod:

1. Sistema ng supply ng piraso ng poste: ihatid ang positibo at negatibong mga piraso ng poste sa kahabaan ng guide rail sa dalawang layer ng diaphragm sa pagitan ng AA side at BB side ayon sa pagkakabanggit upang matiyak ang matatag na supply ng mga piraso ng poste.
2. Diaphragm unwinding system: Kabilang dito ang upper at lower diaphragms upang mapagtanto ang awtomatiko at tuluy-tuloy na supply ng diaphragms sa paikot-ikot na karayom.
3. Sistema ng kontrol sa pag-igting: upang kontrolin ang patuloy na pag-igting ng dayapragm sa panahon ng proseso ng paikot-ikot.
4. Winding at gluing system: para sa gluing at pag-aayos ng mga core pagkatapos ng winding.
5. Pag-unload ng conveyor system: Awtomatikong lansagin ang mga core mula sa mga karayom ​​at ihulog ang mga ito sa awtomatikong conveyor belt.
6. Foot switch: Kapag walang abnormal na kondisyon, hakbang sa foot switch para kontrolin ang normal na operasyon ng winding.
7. Interface ng pakikipag-ugnayan ng tao-computer: na may setting ng parameter, manual na pag-debug, mga prompt ng alarma at iba pang mga function.

Mula sa pagsusuri sa itaas ng proseso ng paikot-ikot, makikita na ang paikot-ikot ng electric core ay naglalaman ng dalawang hindi maiiwasang mga link: pagtulak ng karayom ​​at paghila ng karayom.
Itulak ang proseso ng karayom: ang dalawang rolyo ng mga karayom ​​ay umaabot sa ilalim ng pagkilos ng itulak ang silindro ng karayom, sa magkabilang panig ng diaphragm, ang dalawang rolyo ng mga karayom ​​na nabuo sa pamamagitan ng kumbinasyon ng silindro ng karayom ​​na ipinasok sa manggas, ang mga rolyo ng mga karayom malapit sa salansan ang dayapragm, sa parehong oras, ang dalawang roll ng mga karayom ​​ay sumanib upang bumuo ng isang karaniwang simetriko hugis, bilang ang core ng core paikot-ikot.

Schematic diagram ng proseso ng pagtulak ng karayom

Proseso ng pumping ng karayom: pagkatapos makumpleto ang paikot-ikot na core, ang dalawang karayom ​​ay binawi sa ilalim ng pagkilos ng silindro ng pumping ng karayom, ang silindro ng karayom ​​ay binawi mula sa manggas, ang bola sa aparato ng karayom ​​ay isinasara ang karayom ​​sa ilalim ng pagkilos ng tagsibol, at ang dalawang karayom ​​ay nakapulupot sa magkasalungat na direksyon, at ang laki ng libreng dulo ng karayom ​​ay nabawasan upang bumuo ng isang tiyak na agwat sa pagitan ng karayom ​​at ang panloob na ibabaw ng core, at kasama ang karayom ​​na binawi na may kaugnayan sa pagpapanatili ng manggas, ang mga karayom ​​at ang core ay maaaring maayos na paghiwalayin.

Schematic diagram ng proseso ng pagkuha ng karayom

Ang "karayom" sa proseso ng pagtulak at pagbunot ng karayom ​​sa itaas ay tumutukoy sa karayom, na, bilang pangunahing bahagi ng paikot-ikot na makina, ay may malaking epekto sa bilis ng paikot-ikot at kalidad ng core. Sa kasalukuyan, karamihan sa mga paikot-ikot na makina ay gumagamit ng bilog, hugis-itlog at patag na mga karayom ​​na hugis brilyante. Para sa bilog at hugis-itlog na mga karayom, dahil sa pagkakaroon nito ng isang tiyak na arko, ay hahantong sa pagpapapangit ng poste ng tainga ng core, sa kasunod na proseso ng pagpindot sa core, ngunit madaling maging sanhi ng panloob na wrinkling at pagpapapangit ng core. Tulad ng para sa mga flat na hugis ng brilyante na karayom, dahil sa malaking pagkakaiba ng laki sa pagitan ng mahaba at maikling palakol, ang pag-igting ng piraso ng poste at dayapragm ay makabuluhang nag-iiba, na nangangailangan ng drive motor sa hangin sa variable na bilis, na ginagawang mahirap kontrolin ang proseso, at ang bilis ng paikot-ikot ay kadalasang mababa.

Schematic diagram ng mga karaniwang paikot-ikot na karayom

Kunin ang pinakakumplikado at karaniwang flat na hugis brilyante na karayom ​​bilang isang halimbawa, sa proseso ng paikot-ikot at pag-ikot nito, ang positibo at negatibong mga piraso ng poste at dayapragm ay laging nakabalot sa anim na sulok na punto ng B, C, D, E, F at G bilang punto ng suporta.

Schematic diagram ng flat diamond-shaped winding needle rotation

Samakatuwid, ang proseso ng paikot-ikot ay maaaring hatiin sa segmental na paikot-ikot na may OB, OC, OD, OE, OF, OG bilang radius, at kailangan lamang suriin ang pagbabago ng bilis ng linya sa pitong angular na saklaw sa pagitan ng θ0, θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6, at θ7, upang ganap na mailarawan ang cyclic rotation process ng winding needle.

Schematic diagram ng iba't ibang mga anggulo ng pag-ikot ng karayom

Batay sa trigonometric na relasyon, ang katumbas na relasyon ay maaaring makuha.

Mula sa equation sa itaas, madaling makita na kapag ang paikot-ikot na karayom ​​ay nasugatan sa isang pare-pareho ang angular na bilis, ang linear na bilis ng paikot-ikot at ang anggulo na nabuo sa pagitan ng suportang punto ng karayom ​​at ang positibo at negatibong mga piraso ng poste at ang dayapragm ay sa isang naka-segment na relasyon ng function. Ang ugnayan ng imahe sa pagitan ng dalawa ay ginagaya ng Matlab tulad ng sumusunod:

Mga pagbabago sa bilis ng paikot-ikot sa iba't ibang mga anggulo

Intuitively halata na ang ratio ng maximum linear velocity sa minimum linear velocity sa paikot-ikot na proseso ng flat diamond-shaped needle sa figure ay maaaring higit sa 10 beses. Ang napakalaking pagbabago sa bilis ng linya ay magdadala ng malalaking pagbabago sa pag-igting ng positibo at negatibong mga electrodes at ang dayapragm, na siyang pangunahing sanhi ng pagbabagu-bago sa paikot-ikot na pag-igting. Ang labis na pagbabagu-bago ng tensyon ay maaaring humantong sa pag-uunat ng diaphragm sa panahon ng proseso ng paikot-ikot, pag-urong ng diaphragm pagkatapos ng paikot-ikot, at maliit na puwang ng layer sa mga sulok sa loob ng core pagkatapos ng pagpindot sa core. Sa proseso ng pagsingil, ang pagpapalawak ng piraso ng poste ay nagiging sanhi ng pagkapagod sa direksyon ng lapad ng core ay hindi puro, na nagreresulta sa isang baluktot na sandali, na nagreresulta sa pagbaluktot ng piraso ng poste, at ang handa na baterya ng lithium sa kalaunan ay lilitaw "S "pagpapangit.

CT image at disassembly diagram ng "S" na deformed core

Sa kasalukuyan, upang malutas ang problema ng mahinang kalidad ng core (pangunahin ang pagpapapangit) na sanhi ng hugis ng paikot-ikot na karayom, dalawang pamamaraan ang karaniwang ginagamit: variable tension winding at variable speed winding.

1. Variable tension winding: Kunin ang cylindrical na baterya bilang isang halimbawa, sa ilalim ng pare-pareho ang angular velocity, ang linear velocity ay tumataas sa bilang ng winding layers, na humahantong sa pagtaas ng tensyon. Variable tension winding, iyon ay, sa pamamagitan ng tension control system, upang ang tensyon ay inilapat sa pole piece o diaphragm na may pagtaas sa bilang ng mga paikot-ikot na layer at linear na pagbawas, upang sa kaso ng pare-pareho ang bilis ng pag-ikot, ngunit maaari pa rin gawin ang buong paikot-ikot na proseso ng pag-igting hangga't maaari upang mapanatili ang isang pare-pareho. Ang isang malaking bilang ng mga variable tension winding na mga eksperimento ay humantong sa mga sumusunod na konklusyon:
a. Ang mas maliit ang paikot-ikot na pag-igting, mas mahusay ang epekto ng pagpapabuti sa pangunahing pagpapapangit.
b. Sa patuloy na paikot-ikot na bilis, habang tumataas ang diameter ng core, ang pag-igting ay bumababa nang linear na may mas mababang panganib ng pagpapapangit kaysa sa patuloy na pag-ikot ng tensyon.
2. Variable speed winding: Kunin ang square cell bilang halimbawa, karaniwang ginagamit ang flat na hugis brilyante na winding needle. Kapag ang karayom ​​ay nasugatan sa isang pare-pareho ang angular na bilis, ang linear na bilis ay nagbabago nang malaki, na nagreresulta sa malaking pagkakaiba sa layer spacing sa mga sulok ng core. Sa oras na ito, ang pangangailangan para sa linear na bilis ay nagbabago ng reverse deduction ng batas ng pagbabago ng bilis ng pag-ikot, iyon ay, ang paikot-ikot na bilis ng pag-ikot na may pagbabago at pagbabago ng anggulo, upang mapagtanto ang proseso ng paikot-ikot na mga pagbabago sa linear na bilis bilang maliit. hangga't maaari, upang matiyak na ang pag-igting pagbabagu-bago sa hanay ng maliit na halaga ng amplitude.

Sa madaling salita, ang hugis ng paikot-ikot na karayom ​​ay maaaring makaapekto sa flatness ng pole ear (core yield at electrical performance), winding speed (productivity), core internal stress uniformity (appearance deformation problems) at iba pa. Para sa mga cylindrical na baterya, karaniwang ginagamit ang mga bilog na karayom; para sa mga parisukat na baterya, kadalasang ginagamit ang mga elliptical o flat rhombic na karayom ​​(sa ilang mga kaso, ang mga bilog na karayom ​​ay maaari ding gamitin sa wind at flatten ang core upang bumuo ng isang square core). Bilang karagdagan, ang isang malaking halaga ng pang-eksperimentong data ay nagpapakita na ang kalidad ng mga core ay may mahalagang epekto sa pagganap ng electrochemical at kaligtasan ng pagganap ng panghuling baterya.

Batay dito, inayos namin ang ilang pangunahing alalahanin at pag-iingat sa proseso ng paikot-ikot na mga baterya ng lithium, sa pag-asang maiwasan ang mga hindi wastong operasyon sa proseso ng paikot-ikot hangga't maaari, upang makagawa ng mga baterya ng lithium na nakakatugon sa mga kinakailangan sa kalidad.

Upang mailarawan ang mga pangunahing depekto, ang core ay maaaring ilubog sa AB glue epoxy resin para sa paggamot, at pagkatapos ay ang cross-section ay maaaring gupitin at pulidoin gamit ang papel de liha. Pinakamainam na obserbahan ang mga inihandang sample sa ilalim ng isang mikroskopyo o pag-scan ng mikroskopyo ng elektron, upang makuha ang panloob na depektong pagmamapa ng core.

Panloob na depekto na mapa ng core
(a) Ang figure ay nagpapakita ng isang kwalipikadong core na walang halatang panloob na mga depekto.
(b) Sa figure, ang piraso ng poste ay malinaw na baluktot at deformed, na maaaring nauugnay sa paikot-ikot na pag-igting, ang pag-igting ay masyadong malaki upang maging sanhi ng mga wrinkles ng piraso ng poste, at ang ganitong uri ng mga depekto ay magpapalala sa interface ng baterya at lithium. pag-ulan, na magpapalala sa pagganap ng baterya.
(c) Mayroong dayuhang sangkap sa pagitan ng electrode at ng diaphragm sa figure. Ang depektong ito ay maaaring humantong sa seryosong paglabas sa sarili at maging sanhi ng mga problema sa kaligtasan, ngunit karaniwan itong matutukoy sa Hi-pot test.
(d) Ang electrode sa figure ay may negatibo at positibong pattern ng depekto, na maaaring humantong sa mababang kapasidad o pag-ulan ng lithium.
(e) Ang electrode sa figure ay may halong alikabok sa loob, na maaaring humantong sa pagtaas ng self-discharge ng baterya.

Bilang karagdagan, ang mga depekto sa loob ng core ay maaari ding mailalarawan sa pamamagitan ng hindi mapanirang pagsubok, tulad ng karaniwang ginagamit na pagsusuri sa X-ray at CT. Ang sumusunod ay isang maikling panimula sa ilang karaniwang mga pangunahing depekto sa proseso:

1. Hindi magandang saklaw ng piraso ng poste: ang lokal na piraso ng negatibong poste ay hindi ganap na natatakpan ng piraso ng positibong poste, na maaaring humantong sa deformation ng baterya at pag-ulan ng lithium, na magreresulta sa mga potensyal na panganib sa kaligtasan.

2. Deformation ng pole piece: ang pole piece ay deformed sa pamamagitan ng extrusion, na maaaring mag-trigger ng internal short circuit at magdulot ng malubhang problema sa kaligtasan.

Ito ay nagkakahalaga na banggitin na noong 2017, ang kahindik-hindik na kaso ng pagsabog ng cell phone samsung note7, ang resulta ng imbestigasyon ay dahil sa ang negatibong electrode sa loob ng baterya ay pinipiga upang maging sanhi ng panloob na short circuit, kaya naging sanhi ng pagsabog ng baterya, ang aksidente ay nagdulot ng samsung electronics pagkawala ng higit sa 6 bilyong dolyar.

3. Metal banyagang bagay: metal banyagang bagay ay ang pagganap ng lithium-ion baterya killer, maaaring magmula sa i-paste, kagamitan o sa kapaligiran. Ang mas malalaking partikulo ng metal na dayuhang bagay ay maaaring direktang magdulot ng pisikal na short circuit, at kapag ang metal na dayuhang bagay ay nahalo sa positibong elektrod, ito ay ma-oxidized at pagkatapos ay ideposito sa ibabaw ng negatibong elektrod, na tumusok sa dayapragm, at sa huli ay nagdudulot ng panloob na short circuit sa baterya, na nagdudulot ng malubhang panganib sa kaligtasan. Ang mga karaniwang metal na dayuhang bagay ay Fe, Cu, Zn, Sn at iba pa.

Ang Lithium battery winding machine ay ginagamit para sa paikot-ikot na mga cell ng baterya ng lithium, na isang uri ng kagamitan para sa pag-assemble ng positibong electrode sheet, negatibong electrode sheet at diaphragm sa isang core pack (JR: JellyRoll) sa pamamagitan ng tuluy-tuloy na pag-ikot. Domestic winding manufacturing equipment ay nagsimula noong 2006, mula sa semi-automatic round, semi-automatic square winding, automated film production, at pagkatapos ay binuo sa pinagsamang automation, film winding machine, laser die-cutting winding machine, anode continuous winding machine, diaphragm continuous winding makina, at iba pa.

Dito, lalo naming inirerekumenda ang Yixinfeng laser die-cutting winding at pushing flat machine. Pinagsasama ng makinang ito ang advanced na teknolohiya ng laser die-cutting, mahusay na proseso ng paikot-ikot at tumpak na pag-andar ng pagtulak, na maaaring lubos na mapabuti ang kahusayan sa produksyon at kalidad ng baterya ng lithium. Ito ay may mga sumusunod na makabuluhang pakinabang:


1. High-precision die-cutting: Tiyakin ang tumpak na sukat ng piraso ng poste at dayapragm, bawasan ang basura ng materyal at pagbutihin ang pagkakapare-pareho ng baterya.
2. Stable winding: Tinitiyak ng na-optimize na mekanismo ng winding at control system ang masikip at matatag na istraktura ng core, binabawasan ang panloob na resistensya at pinapabuti ang pagganap ng baterya.
3. High-efficiency leveling: Ang natatanging disenyo ng leveling ay ginagawang patag ang ibabaw ng mga core, binabawasan ang hindi pantay na panloob na stress, at pinapahaba ang buhay ng baterya.
4. Intelligent na kontrol: Nilagyan ng advanced na interface ng interaksyon ng tao-computer, napagtanto nito ang tumpak na setting ng parameter at real-time na pagsubaybay, madaling operasyon at madaling pagpapanatili.
5. Malawak na hanay ng compatibility: magagawa rin nito ang 18, 21, 32, 46, 50, 60 lahat ng modelo ng mga cell ng baterya, upang matugunan ang iyong magkakaibang mga pangangailangan sa produksyon.

Lithium - Ion Battery Equipment
Piliin ang Yixinfeng laser die-cutting, winding at pushing machine upang magdala ng mas mataas na kalidad at kahusayan para sa produksyon ng iyong lithium battery!