Na era atual de rápido desenvolvimento da indústria de novas energias, as baterias de lítio tornaram-se os principais vetores energéticos em áreas como veículos elétricos, dispositivos de armazenamento de energia e eletrônicos de consumo. No processo de produção de baterias de lítio, o empilhamento das células determina diretamente o desempenho e a qualidade das mesmas. A máquina de empilhamento de baterias de lítio, responsável por essa tarefa, tornou-se, portanto, um equipamento essencial na cadeia produtiva.
1. O que é lítio?máquina de empilhamento de baterias?
Em termos simples, uma máquina de empilhamento de baterias de lítio é um dispositivo automatizado projetado especificamente para construir o núcleo das baterias de lítio. O componente principal de uma bateria de lítio, a célula, é composto por eletrodos positivos, eletrodos negativos e separadores, empilhados em uma ordem específica. A principal função da máquina de empilhamento é empilhar com precisão os eletrodos positivos e negativos pré-cortados e os separadores na sequência eletrodo positivo - separador - eletrodo negativo - separador, formando, em última análise, o corpo da célula capaz de armazenar energia elétrica.
Embora o princípio seja semelhante ao da dobradura de papel do dia a dia, os requisitos de precisão são muito diferentes. Uma pequena variação de alguns milímetros na dobradura de papel não é um grande problema, mas quando uma laminadora dobra folhas de eletrodos, mesmo uma variação de apenas 0,01 milímetro pode causar curto-circuito, deformação e até mesmo riscos à segurança das baterias. Além disso, a laminadora depende de estruturas mecânicas, reconhecimento visual e sistemas de controle automático para realizar operações de laminação contínuas e de alta velocidade, com um altíssimo grau de automação, o que é fundamental para a produção em larga escala de baterias de lítio.
2. As três funções principais do empilhador
(1) Garantir o desempenho básico das células da bateria
A densidade energética (capacidade de armazenamento) e a vida útil (ciclos de operação) das baterias de lítio estão intimamente relacionadas à qualidade do empilhamento das camadas de eletrodos e separadores. Ao alinhar com precisão as camadas de eletrodos e separadores, o empilhador maximiza o espaço interno das células da bateria, evita o desperdício de espaço devido ao desalinhamento durante o empilhamento e impede o contato direto entre os eletrodos positivo e negativo causado pela colocação inadequada dos separadores.
(2) Aumentar a eficiência e reduzir os custos
Antes da adoção generalizada demáquinas de empilhamentoAntigamente, alguns pequenos fabricantes dependiam do empilhamento manual de placas de eletrodos. Um trabalhador conseguia empilhar, no máximo, de 10 a 20 pequenas células de bateria por hora, com uma baixa taxa de sucesso. Hoje em dia, uma máquina de empilhamento comum consegue empilhar de 150 a 200 células de bateria de alta potência por hora, com uma taxa de sucesso consistentemente acima de 99,5%. Além do aumento da eficiência, houve não apenas a redução dos custos de mão de obra, mas também a diminuição do desperdício de material causado por erros humanos. Isso contribui diretamente para a redução dos custos de produção de baterias de lítio, tornando produtos como veículos elétricos e carregadores portáteis mais acessíveis.
(3) Adaptar-se às diversas demandas de produção
As baterias de lítio são encontradas em diversos tipos, incluindo prismáticas (como a bateria Blade da BYD), tipo bolsa (como algumas baterias de celulares) e as novas cilíndricas de grande porte (como a bateria 4680 da Tesla). Os tamanhos das camadas de eletrodos e as sequências de empilhamento variam significativamente entre os diferentes tipos de baterias de lítio. As máquinas de empilhamento podem se adaptar às diferentes demandas de produção ajustando a velocidade de alimentação, a pressão de empilhamento, os parâmetros de posicionamento, etc. Por exemplo, na produção de baterias tipo bolsa, a força de sucção das ventosas é reduzida para evitar danos às camadas de eletrodos; na fabricação de baterias cilíndricas de grande porte, adota-se um modo de enrolamento combinado com empilhamento para atender aos requisitos do processo. Sem essa adaptabilidade, as empresas precisariam substituir os equipamentos com frequência na produção de diferentes tipos de baterias, o que aumentaria significativamente os custos.
3. Como escolher o empilhador certo?
(1) A precisão é a prioridade máxima, que é a base da segurança celular.
Precisão de alinhamento das folhas de eletrodos:Quando a folha do eletrodo positivo, a folha do eletrodo negativo e o separador são empilhados, o desvio não deve ser muito grande. Para baterias comuns (como as pilhas quadradas comuns em veículos elétricos), um desvio de alinhamento de ±0,02 mm é suficiente para atender aos requisitos. Esse nível de precisão pode evitar o contato direto entre os eletrodos positivo e negativo, o que poderia causar um curto-circuito. No entanto, para células de alta tecnologia, como a bateria Qilin ou baterias de estado sólido, é necessária uma precisão maior. Você deve escolher equipamentos que possam manter o desvio dentro de ±0,01 mm. Isso ocorre porque essas células têm alta densidade de energia e mesmo um pequeno desalinhamento das folhas dos eletrodos pode levar a problemas como deformação, superaquecimento durante o carregamento e até acidentes.
Consistência da espessura da pilha:As células empilhadas não devem ser muito grossas de um lado e muito finas do outro. Por exemplo, ao empilhar 10 camadas de eletrodos e separadores, a variação na espessura total deve ser controlada em até 0,05 milímetros. Se a espessura for irregular, a distribuição de corrente dentro da célula ficará desequilibrada e a temperatura local aumentará durante o carregamento, o que não só afeta a vida útil da bateria, como também pode representar riscos à segurança.
(2) Em seguida, vamos analisar a velocidade. Ela deve ser compatível com o ritmo da linha de produção. A velocidade de uma máquina de empilhamento não é necessariamente "quanto mais rápida, melhor".
Buscar cegamente alta velocidade pode, na verdade, ser um desperdício de dinheiro. A chave é a compatibilidade com a eficiência dos equipamentos a montante e a jusante. Compreendendo os parâmetros de velocidade: A velocidade de uma empilhadeira é geralmente expressa em termos de número de células empilhadas por hora (PPH). A velocidade dos modelos comuns no mercado é de 150 a 200 PPH, enquanto os modelos de alta velocidade podem atingir 200 a 250 PPH. No entanto, equipamentos mais rápidos também são mais caros, geralmente 20% a 30% mais caros do que os modelos comuns. Se a alta velocidade não for necessária, esse dinheiro é desperdiçado. Por favor, forneça o texto que você gostaria de traduzir.
Linhas de produção compatíveis: Antes de fazer uma seleção, calcule claramente a velocidade do gargalo da sua linha de produção. Por exemplo, se sua máquina de corte de folhas de eletrodo consegue cortar no máximo 180 folhas de eletrodo por hora, mesmo que você compre uma laminadora de alta velocidade com capacidade de 200 folhas por hora, ela só poderá operar no ritmo da máquina de corte, laminando no máximo 180 folhas por hora. As 20 folhas por hora restantes de capacidade seriam desperdiçadas, e isso também levaria a um acúmulo de células laminadas antes dos processos subsequentes, aumentando os custos de armazenamento e manuseio. Por outro lado, se a laminadora for muito lenta, por exemplo, se a máquina de corte consegue cortar 200 folhas por hora, mas a laminadora consegue laminar apenas 150, a máquina de corte ficaria ociosa, o que também afetaria a eficiência geral.
