Présentation

Les machines de bobinage de batterie cylindriques sont des équipements essentiels dans la fabrication de cellules de batterie cylindriques au lithium-ion. Ils remplissent la fonction principale d'enrouler les feuilles d'électrodes positives et négatives ainsi que les séparateurs dans un ordre spécifique et selon les exigences du processus, formant ainsi une structure cellulaire cylindrique. Cet article détaillera le rôle et le principe de fonctionnement des bobineuses de batteries cylindriques, en discutant de leurs composants, des étapes opérationnelles et des progrès dans le domaine.

Le rôle des bobineuses de batteries cylindriques

Batterie cylindrique les bobineuses sont essentielles à la production de cellules de batterie cylindriques lithium-ion. Les principales matières premières de ces machines comprennent les cathodes de batterie, les anodes, les séparateurs et les électrolytes. Ces matériaux sont enroulés en feuilles d'électrodes d'une certaine épaisseur et ensuite traités par une série de processus automatisés pour former des noyaux d'électrodes cylindriques. Le rôle de ces machines peut être résumé ainsi :

Intégration matérielle: En enroulant ensemble des matériaux d'électrodes positives et négatives, des séparateurs et des électrolytes, les bobineuses de batteries cylindriques intègrent ces composants dans une structure cohésive.

Fabrication de précision : Les machines assurent un contrôle précis de facteurs tels que la tension, la largeur et l'épaisseur pendant le processus d'enroulement, conduisant à des cellules de batterie de haute qualité.

Amélioration de l'efficacité : Les bobineuses automatisées augmentent considérablement l'efficacité de la production, réduisant les interventions manuelles et minimisant les erreurs.

Cohérence du produit : Ils garantissent l'uniformité de la production des cellules de batterie, ce qui est crucial pour les performances et la fiabilité des produits de batterie finaux.

Principe de fonctionnement des bobineuses cylindriques à batterie

Le principe de fonctionnement des bobineuses cylindriques à batterie implique plusieurs étapes critiques, notamment la découpe, l'arrangement, l'enroulement et le détourage du matériau. Voici une répartition détaillée :

Découpe de matériaux :

Matériaux positifs et négatifs : Les matériaux des électrodes positives et négatives sont coupés selon des longueurs, des largeurs et des quantités spécifiées.

Séparateurs : Les séparateurs sont également coupés à la taille requise pour s'adapter entre les matériaux des électrodes positives et négatives.

Arrangement :

Les matériaux coupés sont disposés sur la table de travail de la bobineuse selon les exigences de conception de la cellule de batterie. Cela implique de superposer les matériaux des électrodes positives et négatives avec des séparateurs entre les deux, en s'assurant qu'ils sont dans le bon ordre et dans la bonne position.

Enroulement :

Les matériaux disposés sont placés sur l'arbre d'enroulement de la machine.

Un système de contrôle automatisé régule la tension, la largeur et l'épaisseur du processus d'enroulement.

L'arbre d'enroulement tourne, entraînant les matériaux à travers et les enroulant dans une forme cylindrique.

Découpage :

Après l'enroulement, les extrémités de la feuille d'électrode sont coupées pour garantir qu'elles répondent aux spécifications de conception de la cellule de batterie en termes de longueur et de largeur.

Composants des bobineuses à batterie cylindriques

Les machines à enrouler les batteries cylindriques se composent de plusieurs composants clés qui fonctionnent ensemble pour réaliser le processus d'enroulement :

Mécanisme de déroulement :

Ce composant gère le déroulement fixe et automatique des rouleaux d'électrodes et de séparateurs.

Il utilise des méthodes d'expansion mécaniques ou pneumatiques, assistées par des blocs de positionnement et des mécanismes de détection de bord pour un positionnement rapide.

Système de contrôle de tension :

Composé de capteurs de tension, d'actionneurs et de modules d'affichage/stockage.

Les actionneurs de tension comprennent des moteurs linéaires, des cylindres à faible friction ou des servomoteurs.

Le système de contrôle de tension assure un contrôle précis de la tension pendant le processus d'enroulement, empêchant ainsi la déformation de la cellule nue due à des problèmes de tension d'enroulement.

Mécanisme de remontage :

Équipé de deux aiguilles d'enroulement ou plus et d'une structure d'extraction d'aiguille sur un seul côté.

Il introduit les feuilles d'électrodes dans la section d'enroulement via un mécanisme d'entraînement à rouleaux de serrage, les enroulant avec des séparateurs selon les exigences du processus.

Module de correction automatique :

Se compose de plusieurs étapes de correction, utilisant des méthodes telles que le mouvement de l'arbre suspendu, l'oscillation du rouleau de guidage et l'entraînement du rouleau de serrage pour la correction.

La détection, le contrôle et l'affichage en temps réel de la position des bords du matériau pendant le déplacement de la bande garantissent une correction en temps réel des bords du matériau.

Module d'alimentation en feuille d'électrode :

Composé de mécanismes d'entraînement de rouleaux de serrage positifs et négatifs et de mécanismes d'alimentation.

Assure une alimentation efficace, silencieuse et sans pollution des feuilles d'électrodes avant le bobinage.

Module de découpe par électrode :

Composé de mécanismes de pressage et de coupe d'électrodes positives et négatives.

Détecte automatiquement le trou de marque de queue de la feuille d'électrode, compte jusqu'au nombre défini de languettes d'électrode ou reconnaît l'espacement des languettes d'électrode et coupe la feuille d'électrode après avoir parcouru une longueur définie.

Module de retrait d'électrode et de séparateur défectueux :

Composé de servomoteurs, d'accouplements et de mécanismes de guidage linéaire.

Programmé pour éliminer indépendamment les électrodes positives et négatives défectueuses, avec ou sans séparateurs.

Module de découpe du séparateur :

Se compose d'un mécanisme de lame de coupe thermique et de mécanismes de protection.

Coupe les séparateurs à la longueur requise et les adsorbe immédiatement pour éviter le gondolage dû à l'électricité statique.

Module d'application de bande de terminaison :

Composé d'une application automatique d'adhésif, de capteurs de trous de marquage de ruban et de rouleaux d'application de ruban.

Applique automatiquement du ruban adhésif aux coins ou aux extrémités de la cellule nue.

Module de pré-pressage et de déchargement :

Décharge automatiquement la cellule nue de l'aiguille d'enroulement, la pré-presse pendant le transport, scanne le code QR sur la surface de la cellule et la transfère à la machine de déchargement via une bande transporteuse.

Types de machines à enrouler des batteries cylindriques

Il existe deux principaux types de bobineuses cylindriques à batterie : les bobineuses pneumatiques et les bobineuses entièrement automatiques.

Machines de bobinage pneumatiques :

Équipement de bobinage traditionnel contrôlé par des cylindres.

Vitesse d'enroulement relativement lente et nécessite un réglage manuel.

Machines à bobiner entièrement automatiques :

Équipement entièrement automatisé avec des vitesses de bobinage plus rapides et une plus grande précision.

Basé sur des systèmes de contrôle informatique, il automatise les processus de bobinage, de découpe et de remplacement des électrodes, améliorant ainsi l'efficacité de la production et la stabilité de la ligne.

Progrès et orientations futures

Avec la demande croissante du marché et le développement rapide de nouveaux domaines énergétiques tels que les véhicules électriques et le stockage d'énergie photovoltaïque, les bobineuses de batteries cylindriques ont de larges perspectives de développement en tant qu'équipement de base dans l'ensemble du processus de fabrication des batteries. Les avancées futures dans ce domaine incluent :

Haute vitesse et haute précision :

Améliorations de l'efficacité et de la précision du bobinage grâce à des avancées technologiques dans le mouvement continu et uniforme du séparateur.

Taux à haut rendement :

Améliorations des systèmes de détection et d'élimination des défauts pour augmenter les taux de rendement des produits.

Stabilité et fiabilité :

Améliorations de la stabilité de la machine pour augmenter le temps moyen entre pannes (MTBF).

Intégration de découpe et d'enroulement laser :

Combinaison des processus de découpe et d'enroulement laser dans un seul équipement intégré.

Conclusion

Les machines à enrouler les batteries cylindriques jouent un rôle crucial dans la production de cellules cylindriques de batteries lithium-ion. En intégrant des matériaux d'électrodes positives et négatives, des séparateurs et des électrolytes dans une structure de noyau d'électrode cylindrique, ces machines garantissent une production de cellules de batterie de haute qualité, cohérente et efficace. Avec les progrès technologiques, ces machines deviennent de plus en plus automatisées, précises et fiables, ouvrant la voie à de nouvelles innovations dans l’industrie de fabrication de batteries. L'avenir des bobineuses cylindriques à batterie est prometteur, avec des développements continus visant à améliorer la vitesse, la précision, les taux de rendement et la stabilité.