动力电池叠片设备解析

发布时间：2023-10-01 04:34:12   来源：bob手机版官网备用网址

　　动力电池目前的主流生产的基本工艺，无论是以特斯拉和松下主导的圆柱路线，还是以三星、CATL主导的方形路线，仍还在沿用数码锂电时代的卷绕制造工艺。但在车规级动力电池对于大容量、大规模、标准化的要求趋势下，对制造一致性、制造质量、制造安全性的要求也慢慢变得高，卷绕工艺存在的问题逐步显现出来。

　　在此背景下，叠片工艺能够很好的满足锂离子在电池里面均匀、平行移动的需求，且叠片工艺具备接触界面均匀、内阻低、单位体积内的包含的能量高、倍率特性好、极片膨胀变形均匀等综合特点，慢慢的变成了未来电池结构发展的重要趋势。

　　可以分为单工位Z型叠片机、多工位Z型叠片机、摇摆式Z型叠片机和模切Z叠一体机。从电芯结构工艺角度分析，由于Z型叠片的机理是隔膜材料的往复高速运动再配合叠台的压针动作，这样的一个过程免不了会出现极片定位不准（压针撤离极片移动，无法在线监测），不能在线数据闭环的问题，同时出现隔膜拉伸变形不均匀，在高加速运动中变形破坏的风险也会更高。

　　从制造角度分析，Z型叠片需要下料和尾卷的辅助时间，这在电芯制作的完整过程中会对效率产生较大的影响。Z型叠片提升效率的方式除了单工位效率提升外，一般都会采用多工位的制作方式来提升效率。但是多工位Z型叠片机存在较复杂的极片调度系统，整机的实际利用率较低。

　　可以分为复合卷叠机、复合堆叠机和复合折叠机。复合叠片的基础需要使用双面涂胶隔膜，包括水系或油系隔膜。通过压力和温度将极片与隔膜粘附在一起形成复合单元，再使用不相同的方式来进行电芯成型。同时复合叠片技术较适合用于未来半固态或全固态电池的制作。复合叠片能够保证隔膜张力均匀，没有拉伸突变，隔膜极片结合界面均匀，可以在线检测正、负极片，隔膜的对齐度实现制造数据闭环，因而对叠片制造质量提升很有帮助。

　　此设备完成动力电池的自动叠片、贴胶及自动下料功能。隔膜主动放卷，经过渡辊，垂直张力机构引入主叠片台。主叠片台带动隔膜前后往复运动，呈Z字形折叠并放置极片。正负机械手分别从正负极片盒内取出极片，经次定位台定位，精确叠放在主叠片台上。在叠放至设定片数后，停止叠片，完成尾卷、贴胶后，自动下料到后工序。其设备流程图和主要性能指标表如下：

　　用于实现高速全自动叠片工艺，主要包含正负极片与隔膜放卷机构、极片裁切与除尘机构、极片隔膜热复合机构、叠片平台、电芯热压、贴胶、称重、贴二维码与扫码机构等。其设备流程图和主要性能指标表如下：

　　主要部件构成包括：机架系统、正/负极片盒组件、隔膜放卷组件、负极片二次定位组件、叠片台组件、机械手组件、隔膜切断组件、电芯贴胶组件、电芯下料组件。

　　主要部件构成包括：机架系统、放卷系统、张力控制管理系统、极片来料缺陷检验测试、麦拉膜收放卷系统、纠偏系统、极片裁切/送料系统、热复合系统、叠片平台、贴胶机构、Hi-pot测试机构、称重机构、贴二维码扫码机构、下料机构、粉尘控制机构。

　　♦ 单机效率提升：由单机1GWh能力逐步往2GWh、4GWh、8GWh提升。

　　♦ 产品合格率提升：由现有的99%逐步往99.5%、99.9%、99.99%发展，同时产品的一致性CPK由1.33逐步提升至2.0以上。

　　尽管叠片工艺对于动力电池性能的提升优势显著，但摆在产业链企业面前的现实问题是，叠片工艺在实际的产业化应用中面临着毛刺、粉尘控制等难题，仍需在未来制造技术发展中不断突破与创新。（文章来自：锂电派 希骥电池与储能）

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