Инновационное применение машины для резки и перемотки в области новых энергетических материалов: расширение возможностей «невидимого мастера» точного производства

С переходом глобальной энергетической структуры на экологически чистую и низкоуглеродную, новая энергетика развивается беспрецедентными темпами. Такие ключевые области, как литий-ионные аккумуляторы, водородные топливные элементы и фотоэлектрические модули, предъявляют чрезвычайно высокие требования к точности обработки материалов. В этом контексте машины для резки и перемотки, традиционно широко используемые в бумажной, пленочной и других отраслях промышленности, постепенно становятся незаменимыми «невидимыми мастерами» в производстве новых энергетических материалов благодаря технологическим инновациям и интеллектуальным преобразованиям.

От традиций к инновациям: технологические усовершенствования отвечают растущим требованиям

Традиционные машины для продольной резки и перемотки выполняют преимущественно функции продольной резки, перемотки и намотки материалов. Однако в области новой энергетики приходится работать не с обычной бумагой или пластиковой плёнкой, а с чрезвычайно тонкими, хрупкими или функциональными материалами со специальными покрытиями, такими как:

• Сепаратор аккумулятора (толщиной до 5 микрон)

• Электродный токосъемник (медная фольга, алюминиевая фольга, толщина 6-12 мкм)

• Фотоэлектрическая пленка с обратной стороны (многослойная композитная структура)

• Протонообменная мембрана топливного элемента (чувствительная к влаге)

Эти материалы предъявляют чрезвычайно высокие требования к качеству резки, контролю натяжения, чистоте и эффективности. В связи с этим новое поколение машин для резки и перемотки реализовало революционные инновации в нескольких направлениях:

1. Сверхточная система контроля и коррекции натяжения

Использование многоступенчатой ​​независимой системы управления натяжением с обратной связью и высокоточной технологии визуальной коррекции обеспечивает контроль колебаний натяжения в пределах ±0,5% при резке сверхтонких и мятых материалов, что позволяет избежать растяжения, образования складок и разрывов материала, вызванных неравномерным натяжением, а также значительно повысить качество намотки и выход готовой продукции.

2. Технология лазерной и ультразвуковой резки

В ответ на проблему, связанную с тем, что традиционная резка лезвиями склонна к образованию заусенцев, пыли и зон термического воздействия, технология лазерной резки обеспечивает бесконтактную и высокоточную «холодную обработку», особенно подходящую для хрупких покрытий и сверхтонкой металлической фольги. Ультразвуковая резка обеспечивает чистый рез благодаря высокочастотной вибрации, значительно снижая уровень пылевого загрязнения, что критически важно для производства электродов аккумуляторов с чрезвычайно высокими требованиями к чистоте.

3. Интеллектуальное обнаружение дефектов и анализ больших данных

Интегрированные онлайн-системы контроля (такие как ПЗС-визуализация и инфракрасное сканирование) отслеживают дефекты, такие как проколы, царапины и неровности покрытия на поверхности материалов, в режиме реального времени и связывают их с производственными данными. Благодаря алгоритмам машинного обучения система может прогнозировать износ инструмента и отклонения в работе оборудования, реализуя переход от «пост-обнаружения» к «предварительному предотвращению».

4. Проектирование полностью замкнутого цикла адаптации чистых помещений

Для материалов с «нулевой терпимостью» к пыли, таких как сепараторы аккумуляторных батарей, новое поколение оборудования имеет полностью герметичную конструкцию, конструкцию с локальным микроположительным давлением и оснащено устройством ионной очистки воздуха, которое можно устанавливать непосредственно в чистой комнате с уровнем чистоты 10 000 или даже 1 000, чтобы избежать вторичного загрязнения.

Инновационные сценарии применения: стимулирование нового энергетического производства для повышения качества и эффективности

В цепочке производства литиевых аккумуляторов машина для продольной резки и перемотки является основным оборудованием для производства электродов (после нанесения покрытия) и сепараторов. Например, при продольной резке и нанесении покрытия на электроды инновационное применение технологий «прерывистой намотки» и «онлайн-сортировки массы» позволяет автоматически удалять дефектные фрагменты без остановки машины и неразрушающе соединять годные изделия, повышая эффективность производства до 30%. Для мембраны технологии «микронапряжения» и «намотки с усилением кромок» эффективно решают проблему скручивания, вызванного неравномерной усадкой влажной мембраны.

В области фотоэлектричества, при продольной резке фотоэлектрических пленок (например, структур TPT и KPK) относительное проскальзывание, вызванное разным модулем упругости каждого слоя, предотвращается благодаря синхронной резке и контролю натяжения многослойных материалов, что обеспечивает целостность композитной структуры. В то же время, для все более популярных гибких фотоэлектрических модулей разработан процесс продольной резки, подходящий для сверхтонких полимерных подложек с минимальной шириной реза до 0,5 мм, что обеспечивает возможность изготовления микрофотоэлектрических матриц.

В области водородных топливных элементов протонообменные мембраны (ПМ) чрезвычайно чувствительны к влажности и температуре. Специальная машина для резки и перемотки выполняет все операции в камере с постоянной температурой и влажностью, используя технологию бесконтактной передачи и снятия статического заряда для обеспечения химической стабильности и физической целостности материала сердечника электрода мембраны во время процесса резки.

Будущая тенденция: интеллект и комплексная интеграция

В будущем инновации в области продольно-резательных и перемоточных машин будут больше ориентированы на «интеллектуальное производство» и «интеграцию производственной линии»:

• Цифровой двойник и адаптивное управление:Благодаря созданию цифровой модели-двойника оборудования параметры резки моделируются и оптимизируются в реальном времени, а параметры процесса при различных составах материалов автоматически подбираются под ваши нужды.

• Глубокая интеграция с фронтальными и бэк-процессами:Машина для продольной резки и перемотки больше не будет отдельным устройством, а будет органично связана с процессами нанесения покрытий, высечки, ламинирования и другими процессами, образуя непрерывную производственную линию «с чёрным светом». Например, в производстве аккумуляторов можно реализовать прямую связь между процессом резки полюсов и ламинированием ячеек, что снизит риск транспортировки и повреждения.

• Экологичный и энергосберегающий дизайн:внедрить систему рекуперации энергии для возврата энергии торможения в сеть; разработать чистый процесс резки без использования воды и химических растворителей, что позволит сократить общий углеродный след.

• Перспективная компоновка для новых материалов:По мере развития новых технологий, таких как твердотельные батареи и перовскитные фотоэлектрические элементы, производители оборудования заранее разрабатывают сверхточные решения для резки, подходящие для хрупких, тонких или гибких растягивающихся новых материалов.

эпилог

На пути к производству новых энергетических материалов, стремясь к высоким стандартам качества и точности, машина для резки и перемотки превратилась из простого «режущего инструмента» в ключевое технологическое оборудование, объединяющее в себе прецизионное оборудование, интеллектуальное управление и онлайн-тестирование. Её постоянные инновации не только напрямую повышают эффективность использования материала, эффективность производства и стабильность продукции, но и закладывают прочную основу для повышения производительности и снижения стоимости последующих этапов производства фотоэлектрических элементов и фотоэлектрических модулей. Как отметил один отраслевой эксперт: «В мире новой энергии каждый микрон точности может означать процентное увеличение плотности энергии. Машина для резки и перемотки, неизвестный «невидимый мастер», создаёт новую картину новой энергетической эры благодаря своим развивающимся навыкам».