電動汽車圓柱鋰電池生產線聚合物電池中試線方形鋁殼電池裝配線

以下內容由深圳市金怡智慧有限公司(專注電池裝置,電池試驗線/中試線/生產線定製)提供:

電動汽車上的電池包是一顆顆電芯透過焊接等手段進行串並聯,組裝成電池系統放置在箱體內。圓柱形鋰離子電池製造工藝,包括勻漿、塗敷、碾壓、分切、烘乾、卷繞、裝配、清洗、化成、老化、後處理分選、外觀檢查和出貨。

電動汽車圓柱鋰電池生產線聚合物電池中試線方形鋁殼電池裝配線

(1)勻漿工藝勻漿工序不再使用傳統的行星製漿機混漿方式,採用了新型混漿裝置雙螺桿擠出機,創新了混漿方式。這種新型混漿方式能耗低,佔用空間小,可實現正、負極各3t/h的產量,單條生產線每年生產效率可達5。4GW·h,大大提高了混漿的產能及效率。

擠出機混漿裝置具有高精度的喂料系統,從下料到出料的混漿過程只需要1min不到就可以完成,從而實現了連續混漿生產,這種新型混漿方式自動化程度非常高。

(2)塗敷工藝塗敷工序採用1。8m寬幅雙層裝置,塗敷速度可達100m/min以上,每條生產線的產能可達5。2GW·h。

該專案採用雙面塗敷技術,分為A、B兩頭,B頭接收到的是A頭塗敷完成的單面極片,從烘箱出來後,經過線上動態測厚儀,實時監控塗敷的面密度,然後B頭對極片進行返雙塗敷,再進入烘箱2層,進行烘乾。

電動汽車圓柱鋰電池生產線聚合物電池中試線方形鋁殼電池裝配線

烘箱結構共8節,採用了納米蒸汽+熱風烘乾的混合加熱技術,可以提高極片烘乾效率和極片的黏結力。而奈米蒸汽可以直接穿透塗層,溫度從極片表面至基材表面分佈均勻,使得極片的烘乾由內至外,降低黏結劑的上浮。

收放卷單元採用自動換卷方式,大大提高了生產效率。分切單元將寬幅極片切成兩個窄幅極片,將分切好的極片進行收卷,傳送到下一個工序。每臺塗敷裝置採用3臺測厚儀線上檢測,可以實時監測箔材基底、塗敷單面和塗敷雙面的面密度,實現定位調整,極片塗敷質量得到最佳化。

(3)壓切工藝極片烘乾後進入壓切工序,正極採用液壓伺服控制壓輥,採用液壓伺服控制的好處是控制精度高,極片輥壓厚度均勻,主要工藝流程是先上卷再經過輥子壓實,接著是測厚儀線上檢測極片的厚度,後進行收卷。正極碾壓機還採用了熱壓技術,能更好地控制壓實密度和壓後極片厚度的均勻性。

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負極採用二次碾壓工藝,就是極片經過兩組壓輥。採用二次碾壓工藝可以很好地保證極片的厚度控制在正常範圍之內,碾壓過後還要經過一個S形的烘箱再次烘乾,可以防止水分影響極片的厚度,後收卷。

分切機將壓好的極片分成符合加工電池寬度的極片,分切機刀具採用上下都有弧度的刀片,這樣切出的極片外觀更好,毛刺更少。該專案還採用了CCD線上檢測系統,發現外觀不良後會自動貼標籤,在後續卷繞過程中自動去除,可很好防止產生不良電芯。

(4)卷繞工藝卷繞車間整體環境溫度控制在18~26℃,溼度控制在1%以下,粉塵度控制在10000級以下。前面工序製備好的正負極片透過AGV自行運送到烘乾車間,運輸過程中採用全密封箱體轉運,可以有效控制運輸過程中極片的水分含量。在卷繞前,極片需要經過高真空烘乾,大限度地去除極片中的水分,保證產品質量。烘乾過程採用自動呼吸式的流程控制,以氮氣作為保護氣體,以達到升溫和降溫的作用。

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卷繞機具備連續自動換料、下料功能,還具有極耳雙面焊接切換、負極銅箔外包或隔膜外包切換、電極漿料切斷和極組整形等功能,增加了膠帶、極耳等多項線上檢測功能,所有線上檢測不良品會被自動排除,裝置可靠性很高。

該工序主要原材料的投入、製造過程資訊和人員資訊均上傳至MES進行監控,對原材料的先進先出、乾燥時間控制、原材料規格和批次資訊追溯等均可線上監控,真正做到生產過程的資訊化和自動化。

(5)裝配工藝卷繞好的極組被送到裝配車間,採用先進的圓柱形電池組裝生產線,速度相比一般至少速度提升54%。裝配過程中需要用到的裝置如下:

1)上料機:其主要功能是完成上料並將極組裝入電池殼中。上料機採用小車自動上料,工作人員只要將小車推到指定位置,裝置就能完成自動上料。在上料時能夠自動記錄產品批次,進行追溯。

2)負極耳焊接機:其主要功能是將負極耳與電池殼進行焊接,可實現單層、雙層的銅極耳、鎳極耳等不同極耳的焊接。

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3)收口與滾槽機:為了儘可能利用電池殼的內部空間,採用了T形殼的設計,就是口部外徑要大於殼身外徑,因此設定了收口工位,經過該工位後,電池殼的口部外徑與殼體外徑一致。滾槽機的每個工位都設定了吸塵功能並由感測器對吸塵器內的真空度進行檢測,有效降低了因金屬粉末掉入電池內部而造成電池效能下降的風險。

4)注液機:它是裝配線的核心裝置,其採用了托盤式注液及腔體式加壓的方式。在注液機內部設定了排風與漏點檢測儀,有效提高了注液的準確性與電解液的浸潤效果,降低了電解液在車間內的擴散。

5)封口機:封口機操作分為3個步驟,分別是預封、卷邊與下壓。經過這一步操作電池完全成型。

裝配線上大量採用了CCD與感測器檢測,根據實際產品特性採用了新的檢測引數與方式,不僅提高了檢測準確度並增加檢測內容,還可以實現產品所有關鍵引數的線上檢測。該裝配線還實現了線上自動預化成功能,這樣既節省了操作人員的工作量,又有效控制了清洗至預化成的時間,進而降低了生鏽的風險。

(6)化成工藝化成車間的功能是完成電池的活化及分容。車間內配置了一整套全自動化成裝置及智慧物流運輸系統,包括排程系統、充放電裝置、倉儲裝置及輸送裝置。電池自投入至產出,全程無需人員參與。

電動汽車圓柱鋰電池生產線聚合物電池中試線方形鋁殼電池裝配線

1)排程系統佈局在車間二樓,是整個車間的神經中樞,具有控制、監控、資料收集及儲存、邏輯運算等功能。

2)充放電裝置共有5條線體,可同時對上百萬只電池進行充電和放電,充放電裝置採用能量回收系統,可將電池放電時的電能回收至電網。在異常狀態下(電池爆噴),會有溫度、煙霧報警,裝置自身可實時檢測電芯狀態,有效避免危險事故的發生。

3)倉儲裝置分為高溫老化間和常溫靜置區,區域每個倉位配有煙霧報警器。當有危險事故發生時,堆垛機可迅速將危險托盤運送至鹽水箱進行控制。

4)堆垛機在系統指令下,自動搬運電池,完成上料和下料動作。

5)分檔機有6臺,每臺分檔機有8個工位,可自動將電池依據電壓內阻容量進行分檔操作,分檔後的電池再經過外觀檢驗包裝出庫。

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