Применение машины для резки пленки в новой энергетической отрасли: решение для резки сепараторов литиевых аккумуляторов

Введение: Почему важна продольная резка?

В литиевых аккумуляторах сепаратор представляет собой тонкую микропористую плёнку, расположенную между положительным и отрицательным электродами. Его основная функция — предотвращать короткие замыкания при контакте между полюсами, обеспечивая при этом свободный проход ионов лития. Любые дефекты сепаратора, такие как заусенцы, загрязнения, складки или неточные размеры, могут привести к снижению производительности аккумулятора, саморазряду или даже тепловому разгону (возгоранию и взрыву).

Таким образом, технический уровень машины для резки, являющейся последним ключевым процессом резки широкой необработанной пленки на требуемые узкие готовые рулоны, напрямую определяет выход продукции, постоянство качества, безопасность и производительность конечного аккумулятора.

1. Характеристики и проблемы резки сепараторов литиевых аккумуляторов

Сепараторы литиевых аккумуляторов (в основном из пленок с керамическим покрытием или ПП/ПЭ) являются чрезвычайно сложными в обработке материалами, что предъявляет чрезвычайно высокие требования к процессу резки:

1. Чрезвычайно тонкая и хрупкая: толщина перегородки обычно составляет 5–20 мкм (микрон), что тоньше волоса, и она очень подвержена растяжению, разрыву и сморщиванию в процессе резки.

2. Высококачественные материалы: стоимость сепараторов составляет 10–20 % от общей стоимости аккумулятора, и любые потери при резке означают огромные экономические потери.

3. Чрезвычайно высокие требования к чистоте: малейшее загрязнение пылью и металлическими частицами может привести к короткому замыканию в аккумуляторе. Процесс резки должен быть беспыльным и малопыльным.

4. Строгая точность размеров: допуски по ширине обычно должны контролироваться в пределах ±0,1 мм или даже ±0,05 мм, в противном случае это повлияет на выравнивание последующей намотки или ламинирования ячеек.

5. Идеальное качество намотки: необходимо, чтобы контроль натяжения намотки был предельно точным, катушка была аккуратной и не имела подвижек, не имела хризантемового узора и твердых пятен, в противном случае это приведет к плохому разматыванию и деформации диафрагмы.

2. Основное решение профессионального станка для резки сепараторов литиевых аккумуляторов

Для решения вышеуказанных задач современные высокопроизводительные машины для резки мембран включают в себя ряд передовых технологий и решений, в том числе:

1. Высокоточная система контроля натяжения

Это «душа» машины продольной резки. Система использует замкнутый контур управления натяжением и обычно включает в себя:

• Многоступенчатая регулировка натяжения: от разматывания и тяги до перемотки система разделена на несколько независимых зон регулировки натяжения для плавного перехода.

• Высокочувствительный датчик натяжения: отслеживает и точно настраивает натяжение в режиме реального времени, чтобы предотвратить колебания натяжения, приводящие к растяжению или расслаблению мембраны.

• Регулировка натяжения конуса: с увеличением диаметра намотки натяжение автоматически линейно уменьшается, обеспечивая равномерную плотность внутренних и внешних слоев, избегая «жесткой прокатки» и «хризантемового рисунка».

2. Современные методы резки

• Материал лезвий: используйте сверхтвердые, сверхострые лезвия с алмазным покрытием или керамические лезвия, чтобы обеспечить остроту реза, продлить срок службы и уменьшить пылеобразование.

• Методы резки:

◦ Срез ножницами: наиболее распространённый метод. Верхний и нижний круглые ножи режутся точно, как ножницы, обеспечивая хороший режущий эффект, гладкость, отсутствие заусенцев и меньшее количество пыли. Угол наклона и перекрытие инструмента необходимо точно отрегулировать.

◦ Продольная резка: используется для очень тонких или специально покрытых диафрагм с более быстрой потерей инструмента и более точным контролем.

3. Чистая и непыльная конструкция

• Полностью закрытая конструкция: основной корпус машины закрыт и внутри поддерживается небольшое положительное давление, предотвращающее проникновение внешней пыли.

• Встроенный ионный воздушный зонд: устраняет статическое электричество на поверхности пленки до и после резки, предотвращая адсорбцию пыли.

• Встроенная система удаления пыли: оснащена вакуумным отсосом для сбора пыли, образующейся в процессе резки в режиме реального времени вблизи кромки ножа.

• Антиметаллическая конструкция: критически важные контактные компоненты изготовлены из керамических или полимерных материалов, чтобы избежать металлической стружки, образующейся при трении металла о металл.

4. Высокоточная система наведения и управления (ВСНУ)

• Установите высокоточные фотоэлектрические или ПЗС-датчики перед размоткой, резкой и намоткой, чтобы определять положение края пленки в режиме реального времени.

• Микроперемещение ролика или всего комплекта устройств осуществляется пневматической или сервосистемой, что гарантирует, что рулон пленки всегда движется по заданной траектории на протяжении всего процесса резки, гарантируя постоянство ширины резки.

5. Интеллектуальная система привода и управления

• Многосервный привод: каждый основной ролик и возвратная катушка приводятся в движение независимыми серводвигателями с высокой синхронизацией, высокой скоростью отклика и точным управлением.

• Интерфейс «человек-машина» HMI: интегрированная система управления с сенсорным экраном может предварительно задавать, сохранять и вызывать различные параметры процесса (например, натяжение и скорость различных спецификаций мембран и т. д.) для достижения «изменения производства одним щелчком».

• Регистрация данных и интеграция с MES: регистрируйте данные о продольной резке (длина, ширина, кривая натяжения и т. д.) каждого рулона продукции, отслеживайте весь производственный процесс и подключайтесь к системе управления производством (MES) для соответствия требованиям интеллектуальных заводов Индустрии 4.0.

6. Автоматика и вспомогательные устройства

• Автоматические системы погрузки и разгрузки (роботы/манипуляторы): сокращают ручное вмешательство и исключают удары и загрязнения.

• Интегрированный интерфейс онлайн-системы обнаружения дефектов: его можно связать с системой визуального контроля для обнаружения дефектов в процессе резки и автоматической маркировки или сортировки.

• Система маркировки и взвешивания: каждый рулон готовой продукции автоматически маркируется с информацией о продукте, а длина метра автоматически взвешивается и учитывается.

3. Краткое описание процесса резки

1. Подача: основная катушка (широкая необработанная пленка) аккуратно размещается на разматывающей бобине с помощью привода или AGV.

2. Заправка пленки: вручную или полуавтоматически протяните головку пленки через ряд направляющих роликов, тяговых роликов, корректоров EPC и держателей инструментов для продольной резки.

3. Настройка параметров: выберите или введите характеристики данной резки (ширина, длина, натяжение и т. д.) на HMI.

4. Начало резки: Оборудование автоматически работает в соответствии с заданными параметрами, выполняя размотку с постоянным натяжением, коррекцию, точную резку, удаление пыли, намотку и другие действия.

5. Разгрузка и упаковка: После завершения резки оборудование подает команду, и оператор или манипулятор извлекает готовую катушку и упаковывает ее в вакуум (обычно это осуществляется в чистом помещении уровня 10 000), чтобы предотвратить впитывание влаги и загрязнение.

4. Тенденция развития

1. Быстрее и эффективнее: скорость резки постоянно увеличивается, чтобы соответствовать растущим потребностям рынка.

2. Более интеллектуальная и адаптивная: внедрены алгоритмы искусственного интеллекта, позволяющие машине автоматически оптимизировать и регулировать такие параметры, как натяжение, на основе текущего состояния пленки, например, колебаний толщины.

3. Интеграция: более тесно связана с предшествующим процессом нанесения покрытия и последующим процессом намотки, образуя интегрированную производственную линию.

4. Подходит для сепараторов нового поколения: адаптируется к требованиям обработки новых материалов, таких как более тонкие композитные сепараторы и мембраны с твердым электролитом.

заключение

В условиях бурного развития новой энергетической отрасли машина для продольной резки плёнки – это уже не просто оборудование для резки, а высокотехнологичное оборудование, сочетающее в себе прецизионное оборудование, интеллектуальное управление, неразрушающую обработку и технологии очистки. Решение для продольной резки, предоставляемое сепаратором литиевых аккумуляторов, является ключевым звеном, обеспечивающим безопасность, стабильность и высокую плотность энергии литий-ионных аккумуляторов, что напрямую способствует технологическому прогрессу и надёжному развитию всей новой энергетической отрасли. Выбор высокопроизводительного и стабильного профессионального машины для продольной резки диафрагм – это неизбежное решение для любого производителя высококачественных диафрагм.