Lityum Pil Sarma Makinesi: İlkeler, Temel Süreçler ve Kalite Kontrol Yönergeleri

Lityum iyon pillerin üretim sürecinde genellikle süreci bölmenin birkaç yolu vardır. Süreç üç ana sürece ayrılabilir: elektrot üretimi, montaj süreci ve hücre testi (aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi) ve bunu sarım öncesi ve sarım sonrası süreçlere ayıran şirketler de vardır ve bu sınır noktası şu şekildedir: sarma işlemi. Güçlü entegrasyon fonksiyonu nedeniyle, pilin ilk kalıplama görünümünü yapabilir, bu nedenle lityum iyon pil üretimindeki sarma işlemi çok önemli bir rol oynar, haddelenmiş çekirdek tarafından üretilen sarma işlemine genellikle çıplak denir. pil hücresi (Jelly-Roll, JR olarak anılır).

Lityum İyon Pil Üretim Süreci
Lityum iyon pil üretim sürecinde çekirdek sarma işlemi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Spesifik işlem, pozitif kutup parçasını, negatif kutup parçasını ve izolasyon filmini sarma makinesinin iğne mekanizması boyunca birlikte yuvarlamaktır ve bitişik pozitif ve negatif kutup parçaları, kısa devreyi önlemek için izolasyon filmi ile izole edilir. Sarma işlemi tamamlandıktan sonra çekirdeğin dağılmasını önlemek için çekirdek kapatma yapışkanlı kağıtla sabitlenir ve ardından bir sonraki işleme aktarılır. Bu süreçte önemli olan pozitif ve negatif elektrotlar arasında fiziksel temasın olmamasını ve negatif elektrot tabakasının pozitif elektrot tabakasını hem yatay hem de dikey yönde tamamen kaplayabilmesini sağlamaktır.

Sarma işleminin şematik diyagramı
Çekirdeğin sarma işleminde, genellikle iki rulo pimi, ön sarma için iki diyafram katmanını sıkıştırır ve ardından pozitif veya negatif kutup parçasını sırayla besler ve kutup parçası, sarma için iki diyafram katmanı arasına sıkıştırılır. Çekirdeğin uzunlamasına yönünde, pozitif ve negatif diyaframlar arasındaki temas kısa devresini önlemek için diyafram negatif diyaframı aşar ve negatif diyafram pozitif diyaframı aşar.

Sargı iğnesi sıkıştırma diyaframının şematik diyagramı

Otomatik sarma makinesinin fiziksel çizimi

Sarma makinesi, çekirdek sarma işlemini gerçekleştirmek için anahtar ekipmandır. Yukarıdaki şemaya göre ana bileşenleri ve işlevleri aşağıdaki gibidir:

1. Kutup parçası besleme sistemi: Kutup parçalarının istikrarlı bir şekilde beslenmesini sağlamak için pozitif ve negatif kutup parçalarını kılavuz ray boyunca sırasıyla AA tarafı ve BB tarafı arasındaki iki diyafram katmanına iletin.
2. Diyafram çözme sistemi: Sarma iğnesine diyaframların otomatik ve sürekli beslenmesini gerçekleştirmek için üst ve alt diyaframları içerir.
3. Gerginlik kontrol sistemi: sarma işlemi sırasında diyaframın sabit gerginliğini kontrol etmek için.
4. Sarma ve yapıştırma sistemi: sargı sonrası damarların yapıştırılması ve sabitlenmesi için.
5. Boşaltma konveyör sistemi: Maçaları iğnelerden otomatik olarak sökün ve otomatik konveyör bandına bırakın.
6. Ayak pedalı: Anormal bir durum olmadığında, sarımın normal çalışmasını kontrol etmek için ayak pedalına basın.
7. İnsan-bilgisayar etkileşimi arayüzü: parametre ayarı, manuel hata ayıklama, alarm istemleri ve diğer işlevlerle.

Yukarıdaki sarma işleminin analizinden, elektrik çekirdeğinin sarılmasının iki kaçınılmaz bağlantı içerdiği görülebilir: iğnenin itilmesi ve iğnenin çekilmesi.
İğne işlemini itin: iki iğne rulosu, iğne silindirini itme hareketi altında, diyaframın her iki tarafı boyunca uzanır, iki iğne rulosu, manşona yerleştirilen iğne silindiri, iğne ruloları kombinasyonu ile oluşturulur. Diyaframı sıkıştırmak için aynı anda iki iğne rulosu, çekirdek sarımının çekirdeği olarak temelde simetrik bir şekil oluşturmak üzere birleşir.

İğne itme işleminin şematik diyagramı

İğne pompalama işlemi: Çekirdek sarımı tamamlandıktan sonra, iki iğne, iğne pompalama silindirinin hareketi altında geri çekilir, iğne silindiri manşondan çekilir, iğne cihazındaki bilya, yayın etkisi altında iğneyi kapatır, ve iki iğne zıt yönlerde sarılır ve iğnenin serbest ucunun boyutu, iğne ile göbeğin iç yüzeyi arasında belirli bir boşluk oluşturacak şekilde küçültülür ve iğne, tutma manşonuna göre geri çekildiğinde, iğneler ve çekirdek sorunsuz bir şekilde ayrılabilir.

İğne çıkarma işleminin şematik diyagramı

Yukarıdaki iğneyi itme ve çıkarma işlemindeki "iğne", sarma makinesinin çekirdek bileşeni olarak sarma hızı ve çekirdeğin kalitesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olan iğneyi ifade eder. Şu anda sarma makinelerinin çoğunda yuvarlak, oval ve düz elmas şekilli iğneler kullanılıyor. Yuvarlak ve oval iğneler için, belirli bir yayın varlığı nedeniyle, çekirdek presleme işleminde çekirdeğin kutup kulağının deformasyonuna yol açacaktır, ancak aynı zamanda çekirdeğin iç kırışmasına ve deformasyonuna neden olması da kolaydır. Düz elmas şeklindeki iğnelerde ise, uzun ve kısa eksenler arasındaki büyük boyut farkından dolayı kutup parçası ve diyaframın gerilimi önemli ölçüde değişir, tahrik motorunun değişken hızlarda sarılmasını gerektirir, bu da prosesin kontrolünü zorlaştırır, ve sarma hızı genellikle düşüktür.

Ortak sarma iğnelerinin şematik diyagramı

Örnek olarak en karmaşık ve yaygın düz elmas şeklindeki iğneyi alın; sarma ve döndürme işlemi sırasında pozitif ve negatif kutup parçaları ve diyafram her zaman B, C, D, E, F'nin altı köşe noktasının etrafına sarılır. ve destek noktası olarak G.

Düz elmas şeklindeki sarma iğnesinin dönüşünün şematik diyagramı

Bu nedenle sarım işlemi, yarıçap olarak OB, OC, OD, OE, OF, OG ile bölümsel sarıma bölünebilir ve yalnızca θ0, θ1, θ2 arasındaki yedi açısal aralıkta hat hızının değişimini analiz etmek gerekir, Sarma iğnesinin döngüsel dönüş sürecini tamamen niceliksel olarak tanımlamak için θ3, θ4, θ5, θ6 ve θ7.

Farklı iğne dönüş açılarının şematik diyagramı

Trigonometrik ilişkiye dayanarak karşılık gelen ilişki türetilebilir.

Yukarıdaki denklemden, sarma iğnesi sabit açısal hızda sarıldığında, sarımın doğrusal hızının ve iğnenin destek noktası ile pozitif ve negatif kutup parçaları ve diyafram arasında oluşan açının eşit olduğunu görmek kolaydır. bölümlenmiş bir fonksiyon ilişkisinde. İkisi arasındaki görüntü ilişkisi Matlab tarafından şu şekilde simüle edilir:

Farklı açılarda sarma hızının değişimi

Şekildeki yassı elmas şeklindeki iğnenin sarılma işleminde maksimum doğrusal hızın minimum doğrusal hıza oranının 10 kattan fazla olabileceği sezgisel olarak açıktır. Hat hızındaki bu kadar büyük bir değişiklik, pozitif ve negatif elektrotların ve diyaframın geriliminde büyük dalgalanmalara neden olacaktır; bu da sarım gerilimindeki dalgalanmaların ana nedenidir. Aşırı gerilim dalgalanması, sarım işlemi sırasında diyaframın esnemesine, sarım sonrası diyaframın büzülmesine ve maça presleme sonrasında maça içindeki köşelerde küçük katman aralıklarına neden olabilir. Şarj işleminde, kutup parçasının genişlemesi, çekirdeğin genişliği yönündeki stresin yoğunlaşmasına neden olmaz, bu da bir bükülme momentine neden olur, bu da kutup parçasının bozulmasına neden olur ve hazırlanan lityum pil sonunda "S" görünür. "deformasyon.

"S" deforme olmuş çekirdeğin CT görüntüsü ve sökme şeması

Şu anda, sarma iğnesinin şeklinden kaynaklanan zayıf çekirdek kalitesi (esas olarak deformasyon) sorununu çözmek için genellikle iki yöntem kullanılmaktadır: değişken gerilimli sarma ve değişken hızlı sarma.

1. Değişken gerilimli sarım: Örnek olarak silindirik aküyü ele alalım, sabit açısal hız altında, sarım katmanlarının sayısı arttıkça doğrusal hız da artar, bu da gerilimin artmasına neden olur. Değişken gerilimli sarım, yani gerilim kontrol sistemi aracılığıyla, kutup parçasına veya diyaframa uygulanan gerilim, sarım katmanlarının sayısındaki artış ve doğrusal azalma ile sağlanır, böylece sabit dönme hızı durumunda, ancak yine de yapılabilir. Gerginliği tüm sarma işleminde mümkün olduğu kadar sabit tutacak şekilde yapın. Çok sayıda değişken gerilimli sarım deneyi aşağıdaki sonuçlara yol açmıştır:
A. Sargı gerilimi ne kadar küçük olursa çekirdek deformasyonu üzerindeki iyileştirme etkisi o kadar iyi olur.
B. Sabit hızlı sarma sırasında çekirdek çapı arttıkça gerilim doğrusal olarak azalır ve sabit gerilimli sarmaya göre daha düşük deformasyon riski oluşur.
2. Değişken hızlı sarma: Örnek olarak kare hücreyi ele alalım, genellikle düz elmas şeklindeki sarma iğnesi kullanılır. İğne sabit bir açısal hızda sarıldığında doğrusal hız önemli ölçüde dalgalanır ve bu da çekirdeğin köşelerindeki katman aralıklarında büyük farklılıklara neden olur. Şu anda, doğrusal hız dalgalanmalarının sarma sürecini küçük olarak gerçekleştirmek için, doğrusal hız değişikliklerine duyulan ihtiyaç, dönme hızının değişim yasasının, yani dönme hızının açı değişimi ve değişimiyle sarılmasının ters çıkarımıdır. Gerilim dalgalanmalarının küçük genlik değeri aralığında olmasını sağlamak için mümkün olduğu kadar.

Kısacası, sarım iğnesinin şekli kutup kulağının düzlüğünü (çekirdek verimi ve elektriksel performans), sarım hızını (üretkenlik), çekirdek iç gerilim tekdüzeliğini (görünüş deformasyon sorunları) vb. etkileyebilir. Silindirik piller için genellikle yuvarlak iğneler kullanılır; kare piller için genellikle eliptik veya düz eşkenar dörtgen iğneler kullanılır (bazı durumlarda, kare bir çekirdek oluşturmak üzere çekirdeği sarmak ve düzleştirmek için yuvarlak iğneler de kullanılabilir). Ek olarak, çok sayıda deneysel veri, çekirdeklerin kalitesinin, son pilin elektrokimyasal performansı ve güvenlik performansı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir.

Buna dayanarak, kalite gereksinimlerini karşılayan lityum piller üretmek amacıyla, sarma işleminde uygunsuz işlemlerden mümkün olduğunca kaçınma umuduyla, lityum pillerin sarma işlemindeki bazı önemli endişeleri ve önlemleri sıraladık.

Çekirdek kusurlarını görselleştirmek için çekirdek, sertleşme için AB tutkal epoksi reçinesine daldırılabilir ve daha sonra kesit kesilebilir ve zımpara kağıdı ile cilalanabilir. Çekirdeğin iç kusur haritalamasını elde etmek için hazırlanan örnekleri bir mikroskop veya taramalı elektron mikroskobu altında gözlemlemek en iyisidir.

Çekirdeğin iç kusur haritası
(a) Şekil, hiçbir belirgin iç kusuru olmayan nitelikli bir çekirdeği göstermektedir.
(b) Şekilde kutup parçası açıkça bükülmüş ve deforme olmuş, bu da sarım gerilimiyle ilgili olabilir, gerilim kutup parçasının kırışmasına neden olmayacak kadar büyüktür ve bu tür kusurlar pil arayüzünün bozulmasına ve lityumun bozulmasına neden olacaktır. Pilin performansını bozacak yağış.
(c) Şekilde elektrot ile diyafram arasında yabancı bir madde bulunmaktadır. Bu kusur ciddi kendi kendine deşarja yol açabilir ve hatta güvenlik sorunlarına neden olabilir, ancak genellikle Hi-pot testinde tespit edilebilir.
(d) Şekildeki elektrot, düşük kapasiteye veya lityum çökelmesine yol açabilecek negatif ve pozitif kusur modeline sahiptir.
(e) Şekildeki elektrotun içine toz karışmış durumda ve bu durum pilin kendi kendine deşarjının artmasına neden olabilir.

Ek olarak, çekirdeğin içindeki kusurlar, yaygın olarak kullanılan X-ışını ve CT testleri gibi tahribatsız testlerle de karakterize edilebilir. Aşağıda bazı yaygın temel süreç kusurlarına kısa bir giriş yer almaktadır:

1. Kutup parçasının zayıf kapsama alanı: yerel negatif kutup parçası pozitif kutup parçasıyla tam olarak kaplanmamıştır, bu da pilin deformasyonuna ve lityum çökelmesine yol açarak potansiyel güvenlik tehlikelerine neden olabilir.

2. Kutup parçasının deformasyonu: Kutup parçası ekstrüzyon nedeniyle deforme olur, bu da dahili kısa devreyi tetikleyebilir ve ciddi güvenlik sorunlarına neden olabilir.

2017 yılında yaşanan sansasyonel Samsung Note7 cep telefonu patlaması vakasında, araştırma sonucunun batarya içindeki negatif elektrotun sıkışarak dahili bir kısa devreye neden olması ve dolayısıyla bataryanın patlamasına neden olması nedeniyle kazaya Samsung Electronics'in neden olduğunu belirtmekte fayda var. 6 milyar dolardan fazla kayıp.

3. Metal yabancı madde: Lityum iyon pilin performansını düşüren metal yabancı madde macundan, ekipmandan veya çevreden gelebilir. Daha büyük metal yabancı madde parçacıkları doğrudan fiziksel bir kısa devreye neden olabilir ve metal yabancı madde pozitif elektrotla karıştırıldığında oksitlenecek ve daha sonra negatif elektrotun yüzeyinde birikerek diyaframı delecek ve sonuçta dahili bir arızaya neden olacaktır. pilde kısa devre olup ciddi güvenlik tehlikesi oluşturur. Yaygın metal yabancı maddeler Fe, Cu, Zn, Sn vb.'dir.

Lityum pil sarma makinesi, pozitif elektrot tabakasını, negatif elektrot tabakasını ve diyaframı sürekli rotasyonla bir çekirdek paketine (JR: JellyRoll) monte etmek için kullanılan bir tür ekipman olan lityum pil hücrelerini sarmak için kullanılır. Yerli sarım üretim ekipmanları 2006 yılında yarı otomatik yuvarlak, yarı otomatik kare sarma, otomatik film üretiminden başladı ve daha sonra kombine otomasyon, film sarma makinesi, lazer kalıp kesme sarma makinesi, anot sürekli sarma makinesi, diyafram sürekli sarma makinesine dönüştü. makine vb.

Burada özellikle Yixinfeng lazer kalıp kesme sarma ve itme düz makinesini öneriyoruz. Bu makine, lityum pilin üretim verimliliğini ve kalitesini büyük ölçüde artırabilen gelişmiş lazer kalıp kesme teknolojisini, verimli sarma işlemini ve hassas itme işlevini birleştirir. Aşağıdaki önemli avantajlara sahiptir:


1. Yüksek hassasiyetli kalıp kesimi: Kutup parçasının ve diyaframın hassas boyutunu sağlayın, malzeme israfını azaltın ve pilin tutarlılığını artırın.
2. Kararlı sarma: Optimize edilmiş sarma mekanizması ve kontrol sistemi, sıkı ve kararlı çekirdek yapısı sağlar, iç direnci azaltır ve pil performansını artırır.
3. Yüksek verimli seviyelendirme: Benzersiz seviyelendirme tasarımı, çekirdeklerin yüzeyini düzleştirir, düzensiz iç gerilimi azaltır ve pil ömrünü uzatır.
4. Akıllı kontrol: Gelişmiş insan-bilgisayar etkileşimi arayüzü ile donatılmış olup, doğru parametre ayarı ve gerçek zamanlı izleme, kolay kullanım ve kolay bakım gerçekleştirir.
5. Geniş uyumluluk aralığı: Farklı üretim ihtiyaçlarınızı karşılamak için 18, 21, 32, 46, 50, 60 tüm pil hücresi modellerini de yapabilir.

Lityum - İyon Pil Ekipmanları
Lityum pil üretiminize daha yüksek kalite ve verimlilik getirmek için Yixinfeng lazer kalıp kesme, sarma ve itme makinesini seçin!