技術(shù)解析鋰離子電池高效率Z型疊片機(jī)

   一般而言，全自動疊片機(jī)主要是適用于大型動力電池電芯疊片工藝的自動化設(shè)備，將鋰電芯的正、負(fù)極片與隔離膜的做Z形疊片裝配、貼膠紙包扎，形成電芯。 我們來介紹下Z型疊片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用過程。

  Z型疊片的過程示意圖。步驟一，隔膜在疊片臺上由夾具和夾輥固定展平，機(jī)械手抓取正極片并放置在疊片臺上;步驟二，隔膜左移折疊，再展平固定后，機(jī)械手抓取負(fù)極片并放置在疊片臺。如此反復(fù)，后面完成電芯組裝。

  因此，電芯是由許多個負(fù)極—隔膜—正極單元(ESC)組成的，每個單元的組裝時間可以分解為正極抓取-放置，隔膜移動折疊，負(fù)極抓取-放置三個部分，如圖3所示。假設(shè)純電動汽車電池容量為50Ah，由37片極片組成，目前工業(yè)上每次極片抓取-放置時間為1.8-2.5s，一個單體電池疊片共需要80s。

  要提高疊片效率， 個方法就是提高疊片的整體平均速度。如圖4所示，例如增加極片抓取-放置動作的加速度，減速度，移動速度;隔膜左右移動速度等。但是，機(jī)械系統(tǒng)速度太快會損傷極片表面，極片放置精度也會降低。如圖4所示方法提高送料平均速度，50Ah電池組裝時間由80s縮減到了51s。第二個方法是科學(xué)合理設(shè)計機(jī)械部件，減少機(jī)械手的運(yùn)動距離，但是通過機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計降低運(yùn)動距離的能力有限。

  卷繞組裝工藝沒有離散的極片抓取-放置動作，整個過程是連續(xù)性的，生產(chǎn)效率比較高。作者參照卷繞工藝過程(圖5所示)，設(shè)計了高效率的z型疊片機(jī)，具體結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。極片參照卷繞工藝通過傳送帶連續(xù)性送入疊片位，以隔膜速度為依據(jù)，使極片送料速度匹配疊片，保證正負(fù)極送料速度不會出現(xiàn)零的情況將疊片離散型工藝轉(zhuǎn)變成連續(xù)型工藝，極片疊片方式如圖7所示。采用這種疊片工藝，前文所述50Ah電池組裝時間由80s縮短到22s，生產(chǎn)效率較大提高。

       z型疊片機(jī)對于適用于大型動力電池，是一種擁有遠(yuǎn)大前景的自動化設(shè)備。