Introducción

Las máquinas bobinadoras de baterías cilíndricas son equipos fundamentales en la fabricación de celdas de baterías cilíndricas de iones de litio. Cumplen la función principal de enrollar láminas de electrodos positivos y negativos junto con separadores en una secuencia específica y de acuerdo con los requisitos del proceso, formando una estructura de celda cilíndrica. Este artículo profundizará en la función y el principio de funcionamiento de las máquinas bobinadoras de baterías cilíndricas, analizando sus componentes, pasos operativos y avances en el campo.

El papel de las máquinas bobinadoras de baterías cilíndricas

Batería cilíndrica máquinas bobinadoras son esenciales en la producción de celdas de batería cilíndricas de iones de litio. Las principales materias primas para estas máquinas incluyen cátodos, ánodos, separadores y electrolitos de batería. Estos materiales se enrollan en láminas de electrodos de cierto espesor y se procesan posteriormente mediante una serie de procesos automatizados para formar núcleos de electrodos cilíndricos. El papel de estas máquinas se puede resumir de la siguiente manera:

Integración de materiales: Al enrollar juntos materiales de electrodos positivos y negativos, separadores y electrolitos, las máquinas bobinadoras de baterías cilíndricas integran estos componentes en una estructura cohesiva.

Fabricación de precisión: Las máquinas garantizan un control preciso sobre factores como la tensión, el ancho y el espesor durante el proceso de bobinado, lo que da como resultado celdas de batería de alta calidad.

Mejora de la eficiencia: Las máquinas bobinadoras automatizadas aumentan significativamente la eficiencia de la producción, reduciendo la intervención manual y minimizando los errores.

Consistencia del producto: Garantizan la uniformidad en la producción de celdas de batería, lo cual es crucial para el rendimiento y la confiabilidad de los productos finales de batería.

Principio de funcionamiento de las máquinas bobinadoras de baterías cilíndricas

El principio de funcionamiento de las máquinas bobinadoras de baterías cilíndricas implica varios pasos críticos, incluido el corte, disposición, bobinado y recorte del material. Aquí hay un desglose detallado:

Corte de materiales:

Materiales positivos y negativos: Los materiales de los electrodos positivos y negativos se cortan en longitudes, anchos y cantidades específicas.

Separadores: Los separadores también se cortan al tamaño requerido para que quepan entre los materiales del electrodo positivo y negativo.

Disposición:

Los materiales cortados se disponen en la mesa de trabajo de la máquina bobinadora de acuerdo con los requisitos de diseño de la celda de la batería. Esto implica colocar capas de los materiales de los electrodos positivo y negativo con separadores en el medio, asegurando que estén en la secuencia y posición correctas.

Bobinado:

Los materiales dispuestos se colocan en el eje de bobinado de la máquina.

Un sistema de control automatizado regula la tensión, el ancho y el espesor del proceso de bobinado.

El eje de bobinado gira, arrastrando los materiales y enrollándolos en forma cilíndrica.

Recorte:

Después del bobinado, los extremos de la lámina del electrodo se recortan para garantizar que cumplan con las especificaciones de diseño de la celda de la batería en términos de largo y ancho.

Componentes de máquinas bobinadoras de baterías cilíndricas

Las máquinas bobinadoras de baterías cilíndricas constan de varios componentes clave que trabajan juntos para lograr el proceso de bobinado:

Mecanismo de desenrollado:

Este componente se encarga del desenrollado automático y fijo de los rodillos de electrodos y separadores.

Utiliza métodos de expansión mecánicos o neumáticos, asistidos por bloques de posicionamiento y mecanismos de detección de bordes para un posicionamiento rápido.

Sistema de control de tensión:

Compuesto por sensores de tensión, actuadores y módulos de visualización/almacenamiento.

Los actuadores de tensión incluyen motores lineales, cilindros de baja fricción o servomotores.

El sistema de control de tensión garantiza un control preciso de la tensión durante el proceso de bobinado, evitando la deformación de la celda desnuda debido a problemas de tensión del bobinado.

Mecanismo de bobinado:

Equipado con dos o más agujas de enrollado y una estructura de extracción de aguja de un solo lado.

Introduce láminas de electrodos en la sección de bobinado a través de un mecanismo de accionamiento de rodillo de sujeción, enrollándolas junto con separadores de acuerdo con los requisitos del proceso.

Módulo de corrección automática:

Consta de múltiples etapas de corrección, utilizando métodos como el movimiento del eje colgante, la oscilación del rodillo guía y el accionamiento del rodillo de sujeción para la corrección.

La detección, el control y la visualización en tiempo real de la posición de los bordes del material durante el recorrido de la cinta garantizan la corrección en tiempo real de los bordes del material.

Módulo de alimentación de hojas de electrodos:

Compuesto por mecanismos de accionamiento de rodillos de sujeción positivos y negativos y mecanismos de alimentación.

Garantiza una alimentación eficaz, silenciosa y libre de contaminación de las láminas de electrodos antes del bobinado.

Módulo de corte de electrodos:

Compuesto por mecanismos de corte y presión de electrodos positivos y negativos.

Detecta automáticamente el orificio de la marca de la cola de la lámina de electrodo, cuenta hasta el número establecido de lengüetas de electrodo o reconoce el espaciado de las lengüetas de electrodo y corta la lámina de electrodo después de recorrer una longitud determinada.

Módulo de extracción de electrodo y separador defectuoso:

Compuesto por servomotores, acoplamientos y mecanismos de guía lineal.

Programado para eliminar electrodos positivos y negativos defectuosos de forma independiente, con o sin separadores.

Módulo de corte del separador:

Consta de un mecanismo de cuchilla de corte térmico y mecanismos de protección.

Corta los separadores a la longitud requerida y los adsorbe inmediatamente para evitar que se enrollen debido a la electricidad estática.

Módulo de aplicación de cinta de terminación:

Compuesto por aplicación automática de adhesivo, sensores de orificios de marca de cinta y rodillos de aplicación de cinta.

Aplica automáticamente cinta a las esquinas o extremos de la celda desnuda.

Módulo de preprensado y descarga:

Descarga automáticamente la celda desnuda de la aguja de bobinado, la preprensa durante el transporte, escanea el código QR en la superficie de la celda y la transfiere a la máquina de descarga a través de una cinta transportadora.

Tipos de máquinas bobinadoras de baterías cilíndricas

Hay dos tipos principales de máquinas bobinadoras de baterías cilíndricas: máquinas bobinadoras neumáticas y máquinas bobinadoras completamente automáticas.

Máquinas bobinadoras neumáticas:

Equipo de bobinado tradicional controlado por cilindros.

Velocidad de bobinado relativamente lenta y requiere ajuste manual.

Máquinas bobinadoras completamente automáticas:

Equipo totalmente automatizado con velocidades de bobinado más rápidas y mayor precisión.

Basado en sistemas de control por computadora, automatiza los procesos de bobinado, corte y reemplazo de electrodos, mejorando la eficiencia de producción y la estabilidad de la línea.

Avances y direcciones futuras

Con la creciente demanda del mercado y el rápido desarrollo de nuevos campos energéticos, como los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía fotovoltaica, las máquinas bobinadoras de baterías cilíndricas tienen una amplia perspectiva de desarrollo como uno de los equipos principales en todo el proceso de fabricación de baterías. Los avances futuros en este campo incluyen:

Alta velocidad y alta precisión:

Mejoras en la eficiencia y precisión del bobinado a través de avances tecnológicos en el movimiento continuo y uniforme del separador.

Altas tasas de rendimiento:

Mejoras en los sistemas de detección y eliminación de defectos para aumentar las tasas de rendimiento del producto.

Estabilidad y confiabilidad:

Mejoras en la estabilidad de la máquina para aumentar el tiempo medio entre fallas (MTBF).

Integración de bobinado y corte por láser:

Combinando procesos de corte y bobinado por láser en una única pieza integrada de equipo.

Conclusión

Las máquinas bobinadoras de baterías cilíndricas desempeñan un papel crucial en la producción de celdas de baterías cilíndricas de iones de litio. Al integrar materiales de electrodos positivos y negativos, separadores y electrolitos en una estructura de núcleo de electrodo cilíndrico, estas máquinas garantizan una producción de celdas de batería eficiente, consistente y de alta calidad. Con los avances tecnológicos, estas máquinas se están volviendo cada vez más automatizadas, precisas y confiables, allanando el camino para futuras innovaciones en la industria de fabricación de baterías. El futuro de las máquinas bobinadoras de baterías cilíndricas es prometedor, con desarrollos continuos destinados a mejorar la velocidad, la precisión, los índices de rendimiento y la estabilidad.