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锂电池大规模制造生产效率以及能量密度提升

发布时间:2020-09-12 15:41:04 人气: 来源:http://www.dustinbentall.com

    龙源国际客服:以动力电池为例,卷绕作为锂电池制造最重要的工序之一,其核心难点在于如何在高速卷绕下保证电池的质量,特别是安全性和一致性。因此,提升卷绕效率、稳定性等依然是卷绕设备的核心痛点。而在消费电池领域,一些新工艺、新技术的诞生,也给锂电设备企业提供了新的发展机会。广东速锐智能科技有限公司(下称速锐智能)成立于2017年9月,作为一个新进入者,针对性地开发了应用于数码电池和动力电池领域的核心产品,助力电池企业提升产品性能和减少相关成本。破解极片激光清洗难题数码电池经过多年的发展,在制造工艺、产线工序和应用市场等方面都较为成熟,整体发展较为稳定。不过,5G时代到来,特别是手机终端客户真正的需求进一步提升电池容量及快充性能,催生数码电池制造方面衍生一些新技术。如利用激光清洗机在极片中间进行极耳焊接位置的涂料清除工艺。在传统的数码电池制造过程中,极片在经过辊压分切之后,直接在涂布留白区焊接极耳。这种工艺并不利于电池能量密度提升和制造成本降低。
    而新的工艺是将极片涂料中间位置按照既定工艺尺寸把涂料层利用激光清除掉露出铜箔,裸露出中间的金属导电集流体,并使之能达到电池TAB焊接的要求,从而提升能量密度和箔材利用率。激光清洗机就是这种新工艺下的创新产品,这对清洗设备在清洗效率、精准度、稳定性、除尘等方面都提出了极高的要求。激光清洗机速锐智能研发的极耳激光清洗机清洗效率高,质量稳定,清洗面积达(0~20)mm*(0~50)mm,清洗正反面错位±0.4mm,清洗极片宽度范围35mm-160mm。同时高速工作状态稳定,定位精度<0.4mm;采用纠偏加自动位置感应补偿双层保障模式,保障清洗位置准确;激光清洗参数/能量实时在线监控,设备简单,方便培训及操作。“公司的激光器全部采用进口,光束稳定可靠,清洗效率高,从而保障极片清洗不受损。”速锐智能研发负责人龙荣清对高工锂电表示,由于电池厂为了更好的提高能量密度,今后箔材使用上将会趋于越来越薄,进而对激光器性能的要求也慢慢变得高。而清洗后的箔材透光、箔材涂料残留将是激光清洗技术面临的提升项目。由于清洗过程中会产生大量粉尘,粉尘控制难度大。因此除了要求清洗稳定可靠之外,如何实现除尘彻底也是关键。据速锐工程师介绍,速锐智能的新一代清洗机吸尘风口采用流线型圆弧过渡设计,经CFD流体力学计算模拟,用3D技术直接打印成型。相较传统的吸嘴,风速更高,除尘效果更明显。速锐智能认为,在下游市场终端性能要求提升以及电池企业提升竞争力的推动下,极耳激光清洗机有望在高端数码电池制造领域发挥积极作用。
    据了解,目前速锐智能的激光清洗机已经发展至第四代,在惠州锂威、维科技术、杭州万向等头部数码电池企业批量应用。曾几何时,国内高端卷绕机市场主要被日本CKD、KAIDO及韩国KOEM占据,国产卷绕设备一度被进口压得难抬头。然而,在下游动力电池行业加快速度进行发展的带动下,本土卷绕机企业经过激烈竞争的洗礼,不断优胜劣汰,技术追赶乃至赶超国际一流水平,在高端领域的市场占有率逐步扩大。目前,国内已经产生了一批国产卷绕设备的优秀代表,但在卷绕设备的技术提升上,中国设备企业仍在持续探索。速锐智能总经理范自雄对高工锂电表示,公司的卷绕机已经更新至第三代,目前正在积极开拓主流市场客户。全自动卷绕机据了解,速锐智能的卷绕机在卷绕线速度、张力波动、卷绕对齐度等性能方面做了升级。具体来看,其卷绕线速度可达3M/S,卷绕头采用直驱结构和DD马达,放卷采用额定转速5000r/min的大功率伺服马达,设计采用最优惯量比(1:3)。在张力控制方面,采用高响应性能的音圈马达和张力控制器,实现闭环控制,减少张力波动幅度和提升张力准确性。在客户现场实测张力波动值达±3%,当前主流电池企业的要求在±5%以内,而行业平均水准则在±5%-7%左右。速锐智能表示,公司的卷绕机张力波动值更低主要是得益于在设备单元硬件以及软件算法方面的优化,使得卷绕性能更稳定。与此同时,卷绕之后的电芯的预压回弹空间更小,表明卷绕应力更小更均匀,更有助于提升电芯的安全性。极片入料纠偏采用双闭环控制,采用高性能CCD系统,保证对齐度检测的准确性和可靠性,电芯对齐度<±0.3mm。
    此外,该卷绕机还采用高端运动控制管理系统,高效节能的同时还解决了极耳翻折、极片切断掉粉等一些工艺痛点。有必要注意一下的是,速锐智能研发的全自动三针圆柱形卷绕机也颇具看点。三工位卷绕工艺,工位转换采用伺服驱动分割器,运动方式采用凸轮传动结构,定位更精准,速度更高效。且隔膜极片张力可调,上下隔膜及正负极卷绕过程中同步整体纠偏,极片切断后采用有效除尘装置,有效保证了卷绕精度和产品品质,简单易操作。模组化的设计也使其在维修上特别是更换卷针更方便快捷。从运行数据来看,速锐智能的这款全自动三针圆柱形卷绕机18650电芯生产速度可达25-33PCS/Min,26650电芯生产速度可达16-19PCS/Min;稼动率≥95%,良品率≥99%。
    事实上,在以卷绕机等拳头产品为核心的基础上,速锐智能还具备了21700圆柱电芯自动生产线整线设备的交付能力。同样采用模组化的设计,各功能模组独立运行,可最大程度确保整线的产出。为保障整线运行稳定,该产线的核心元器件主要采用进口,生产效率可达80pcs/Min。“当前国产卷绕机性能还有进一步提升的空间”,尽管在一些优秀设备企业自主创新的不断努力下,国产锂电设备的自动化和智能化技术正在快速迭代,范自雄仍认为公司当前的工作重心还是要加强研发,不断的提高产品性能。总体来看,国产锂电设备的技术迭代一方面带给锂电池企业更多信心,另一方面随着电池技术不断创新也被提出更高的要求,这也代表着国产设备“新势力”的进击之路仍任重而道远。
 
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