Aplicação de máquina de corte de filme na nova indústria de energia: solução de corte de separador de bateria de lítio

Introdução: Por que o corte é importante?

Na estrutura das baterias de lítio, o separador é uma película fina com estrutura microporosa localizada entre os eletrodos positivo e negativo. Sua principal função é evitar curtos-circuitos no contato entre os polos, permitindo a livre passagem dos íons de lítio. Quaisquer defeitos no separador, como rebarbas, contaminação, rugas ou dimensões imprecisas, podem levar à redução do desempenho da bateria, autodescarga ou até mesmo à fuga térmica (incêndio e explosão).

Portanto, como o último processo-chave de corte do filme bruto largo nos rolos estreitos acabados necessários, o nível técnico da máquina de corte determina diretamente o rendimento, a consistência da qualidade, a segurança e o desempenho da bateria final.

1. Características e desafios de corte dos separadores de bateria de lítio

Os separadores de bateria de lítio (principalmente PP/PE ou filmes revestidos de cerâmica) são materiais extremamente difíceis de processar, o que impõe requisitos extremamente altos para o processo de corte:

1. Extremamente fino e frágil: A espessura do septo geralmente fica entre 5 e 20 μm (mícrons), o que é mais fino que um fio de cabelo e é muito propenso a se rasgar, enrugar e rasgar durante o processo de corte.

2. Materiais de alto valor: O custo dos separadores representa de 10% a 20% do custo total da bateria, e qualquer perda por corte significa uma enorme perda econômica.

3. Requisitos de limpeza extremamente elevados: Qualquer contaminação por poeira e detritos metálicos causará um curto-circuito na bateria. O processo de corte deve ser isento de poeira e com pouca poeira.

4. Precisão dimensional rigorosa: as tolerâncias de largura geralmente precisam ser controladas dentro de ±0,1 mm ou até ±0,05 mm, caso contrário, isso afetará o alinhamento do enrolamento ou laminação da célula subsequente.

5. Qualidade de enrolamento perfeita: é necessário que o controle da tensão de enrolamento seja extremamente preciso, que a bobina esteja limpa e livre de movimentos, sem padrão de crisântemo e sem pontos duros, caso contrário, isso levará a um desenrolamento ruim e à deformação do diafragma.

2. A solução central da máquina de corte separadora de bateria de lítio profissional

Para enfrentar os desafios acima, as modernas máquinas de corte de diafragma de alto desempenho incorporam uma variedade de tecnologias e soluções de ponta, incluindo:

1. Sistema de controle de tensão de alta precisão

Esta é a "alma" da máquina de corte. O sistema utiliza controle de tensão em circuito fechado completo e geralmente inclui:

• Controle de tensão em vários estágios: do desenrolamento, tração ao rebobinamento, ele é dividido em várias zonas de controle de tensão independentes para uma transição suave.

• Sensor de tensão de alta sensibilidade: monitore e ajuste a tensão em tempo real para evitar que flutuações de tensão façam com que a membrana se estique ou relaxe.

• Controle de tensão cônica: com o aumento do diâmetro do enrolamento, a tensão é reduzida automaticamente de forma linear para garantir o aperto consistente das camadas interna e externa, evitando "laminação dura" e "padrão crisântemo".

2. Métodos avançados de corte

• Material da lâmina: use lâminas diamantadas ultra-duras e ultra-afiadas ou lâminas de cerâmica para garantir cortes precisos, prolongar a vida útil e reduzir a geração de poeira.

• Técnicas de corte:

◦ Corte por cisalhamento: O método mais utilizado. As facas redondas superior e inferior cortam com precisão, como tesouras, com bom efeito de cisalhamento, suaves, sem rebarbas e com menos poeira. O ângulo e a sobreposição da ferramenta precisam ser ajustados com precisão.

◦ Corte de navalha: usado para diafragmas extremamente finos ou com revestimento especial, com perda mais rápida da ferramenta e controle mais preciso.

3. Design limpo e sem poeira

• Estrutura totalmente fechada: O corpo principal da máquina é fechado e mantém uma leve pressão positiva interna para evitar a entrada de poeira externa.

• Bastão de ar iônico integrado: elimina a eletricidade estática na superfície do filme antes e depois do corte para evitar que a poeira seja adsorvida.

• Sistema de remoção de pó em linha: equipado com um dispositivo de sucção a vácuo para sugar vestígios de pó gerados pelo corte em tempo real próximo ao fio da faca.

• Design anti-metal: os componentes de contato crítico são feitos de materiais cerâmicos ou poliméricos para evitar lascas de metal geradas pelo atrito de metal com metal.

4. Sistema de orientação e guia de alta precisão (EPC)

• Instale sensores fotoelétricos ou CCD de alta precisão antes de desenrolar, cortar e enrolar para detectar a posição da borda do filme em tempo real.

• O micromovimento do rolo ou de todo o conjunto de dispositivos é acionado por um sistema pneumático ou servo para garantir que o rolo de filme sempre percorra um caminho predeterminado durante todo o processo de corte, garantindo a consistência da largura do corte.

5. Sistema de acionamento e controle inteligente

• Acionamento por servomotor múltiplo: cada rolo principal e carretel de retração são acionados por servomotores independentes, com alta sincronização, velocidade de resposta rápida e controle preciso.

• Interface homem-máquina HMI: O sistema de controle de tela sensível ao toque integrado pode predefinir, armazenar e chamar vários parâmetros de processo (como tensão e velocidade de diferentes especificações de diafragmas, etc.) para obter "mudança de produção com um clique".

• Registro de dados e integração MES: registre os dados de corte (comprimento, largura, curva de tensão, etc.) de cada rolo de produtos, rastreie todo o processo de produção e conecte-se ao Manufacturing Execution System (MES) para atender aos requisitos das fábricas inteligentes da Indústria 4.0.

6. Automação e dispositivos auxiliares

• Sistemas automáticos de carga e descarga (AGVs/manipuladores): reduzem a intervenção manual e evitam solavancos e contaminações.

• Interface integrada do sistema de detecção de defeitos on-line: pode ser vinculado ao sistema de inspeção visual para encontrar defeitos durante o processo de corte e marcar ou classificar automaticamente.

• Sistema de etiquetagem e pesagem: cada rolo de produto acabado é etiquetado automaticamente com informações do produto, e o comprimento do metro é pesado e contabilizado automaticamente.

3. Breve descrição do processo de corte

1. Alimentação: A bobina mestre (filme bruto largo) é colocada com precisão no carretel de desenrolamento por acionamento ou AGV.

2. Enfiamento do filme: Passe o cabeçote do filme, manual ou semiautomático, por uma série de rolos-guia, rolos de tração, corretores EPC e suportes de ferramentas de corte.

3. Configuração de parâmetros: Selecione ou insira as especificações deste corte (largura, comprimento, tensão, etc.) no HMI.

4. Iniciar o corte: O equipamento funciona automaticamente de acordo com os parâmetros predefinidos para concluir o desenrolamento de tensão constante, correção, corte de precisão, remoção de poeira, enrolamento e outras ações.

5. Descarga e embalagem: Após a conclusão do corte, o equipamento emite um aviso e o operador ou manipulador removerá a bobina finalizada e a embalará a vácuo (geralmente realizado em uma sala limpa de nível 10.000) para evitar absorção de umidade e contaminação.

4. Tendência de desenvolvimento

1. Mais rápido e eficiente: as velocidades de corte estão aumentando constantemente para atender às crescentes demandas de capacidade do mercado.

2. Mais inteligente e adaptável: algoritmos de IA são introduzidos para permitir que a máquina otimize e ajuste automaticamente parâmetros como tensão com base no estado em tempo real do filme, como flutuações de espessura.

3. Integração: Está mais intimamente ligada ao processo de revestimento a montante e ao processo de enrolamento a jusante para formar uma linha de produção integrada.

4. Adequado para separadores de nova geração: adapta-se aos requisitos de processamento de novos materiais, como separadores compostos mais finos e membranas de eletrólitos sólidos.

conclusão

No contexto do vigoroso desenvolvimento da nova indústria de energia, a máquina de corte de filme não é mais um simples equipamento de corte, mas sim um equipamento de ponta que integra máquinas de precisão, controle inteligente, processamento não destrutivo e tecnologia de limpeza. A solução de corte fornecida pelo separador de bateria de lítio é um elo fundamental para garantir a segurança, a consistência e a alta densidade energética das baterias de íons de lítio, promovendo diretamente o progresso tecnológico e o desenvolvimento confiável de toda a nova indústria de energia. Escolher uma máquina de corte de diafragma profissional de alto desempenho e alta estabilidade é uma escolha inevitável para qualquer fabricante de diafragmas de ponta.