鋰金屬負(fù)極制片機(jī)的技術(shù)解析:從工藝到設(shè)備設(shè)計?
在新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下,鋰電池作為關(guān)鍵儲能設(shè)備,其性能提升備受關(guān)注。鋰金屬負(fù)極因其高比容量(3861mAh/g)、低電化學(xué)勢(-3.04V相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極)和較小密度(0.534g/cm3),被視為下一代高比能二次電池理想的負(fù)極材料,成為全固態(tài)電池的戰(zhàn)略高地。然而,鋰的高反應(yīng)活性給其制片和轉(zhuǎn)運(yùn)帶來極大挑戰(zhàn),合適的制片和轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備的缺失,嚴(yán)重制約了鋰金屬負(fù)極材料的制備,進(jìn)而影響高比能鋰離子電池體系的驗(yàn)證與實(shí)際應(yīng)用。因此,鋰金屬負(fù)極制片機(jī)的技術(shù)研發(fā)至關(guān)重要,它是突破鋰金屬負(fù)極應(yīng)用瓶頸的關(guān)鍵一環(huán)。
二、鋰金屬負(fù)極制片工藝
(一)傳統(tǒng)工藝弊端
傳統(tǒng)的鋰金屬制片工藝通常遵循極卷上料、自動放卷、收mylar膜、鋰金屬拉料、刀模切斷、極耳壓合、極耳打點(diǎn)、貼綠膠的流程。但這一工藝存在諸多弊端,如在鋰金屬拉料環(huán)節(jié),采用夾板形式易造成鋰金屬損傷;刀模切斷時,極易出現(xiàn)鋰金屬粘刀現(xiàn)象,不僅影響切斷效果,還會縮短刀具壽命;而且,整個工藝流程效率極低,而制片效率通常在10PPM以下,遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足量產(chǎn)化的需求。
(二)新型工藝優(yōu)勢
為解決上述問題,新型制片工藝不斷涌現(xiàn)。以一些先進(jìn)工藝為例,其鋰金屬制片步驟包含鋰金屬放卷、收mylar、極耳壓合、極耳打點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)拉料、激光制片、真空皮帶運(yùn)輸?shù)冗^程。在極片壓合和極耳打點(diǎn)工序中,無需鋰金屬做間歇性運(yùn)動,可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)動,從而保證效率。旋轉(zhuǎn)拉料方式保證了極片與旋轉(zhuǎn)吸板之間有足夠多的接觸面積,使單位面積對鋰金屬的作用力足夠小,有效減小對鋰金屬的損傷,同時確保連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),大幅提高極片制片效率。激光制片則能夠解決切刀制片的粘刀問題,切割效果更佳。
三、鋰金屬負(fù)極制片機(jī)設(shè)備設(shè)計
(一)放卷機(jī)構(gòu)設(shè)計
放卷機(jī)構(gòu)是制片機(jī)的起始環(huán)節(jié),對后續(xù)工序影響重大。先進(jìn)的制片機(jī)采用鋰帶卷通過糾偏機(jī)構(gòu)進(jìn)行微張力主動放卷,這種方式能確保鋰帶在放卷過程中無變形,并且實(shí)現(xiàn)精確裁斷。例如米開羅那鋰金屬負(fù)極制片機(jī)的放卷張力可達(dá)到≥1N,保證了放卷過程的平穩(wěn)性和可靠性,為后續(xù)工序提供穩(wěn)定的鋰帶供應(yīng),有效保障產(chǎn)品的高質(zhì)量和穩(wěn)定性。
(二)定位與檢測系統(tǒng)
為了提升制片精度,制片機(jī)配備了先進(jìn)的定位與檢測系統(tǒng)。如CCD視覺精密定位技術(shù),可精細(xì)捕捉鋰片的位置,使鋰片定位更加精確。這一技術(shù)極大地提升了生產(chǎn)的精度和準(zhǔn)確性,減少人工干預(yù),降低因人為因素導(dǎo)致的誤差,從而提高產(chǎn)品的一致性和良品率。
(三)極片轉(zhuǎn)移方式
極片轉(zhuǎn)移是制片機(jī)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,不同的轉(zhuǎn)移方式對極片質(zhì)量有重要影響。部分制片機(jī)采用低真空面吸附或非接觸式轉(zhuǎn)移方式。低真空面吸附方式能夠穩(wěn)固且可靠地完成極片的轉(zhuǎn)移工作,減少轉(zhuǎn)移過程中的失誤和損耗;非接觸式轉(zhuǎn)移方式可精確控制運(yùn)動速度,保證不同型號極片裁切、極耳壓合、極耳貼膠的位置精確,有效避免極片在轉(zhuǎn)移過程中受到損傷。
(四)裁切與成型裝置
在裁切環(huán)節(jié),一些制片機(jī)采用激光制片或裁切滾刀等方式。激光制片,如皮秒激光器,能夠解決切刀制片的粘刀問題,切割效果佳,且對鋰金屬極片的損傷小。裁切滾刀則在保證裁切精度的同時,提高了裁切效率。對于極片成型,設(shè)備通過精確的模具設(shè)計和壓力控制,確保鋰金屬極片達(dá)到規(guī)定的尺寸和形狀要求,滿足不同電池產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。
米開羅那創(chuàng)始于1998年,是一家集研發(fā)、制造、銷售、服務(wù)于一體的高科技企業(yè),已成為包括西門子、GE、特斯拉、中核集團(tuán)、寧德時代、比亞迪等眾多國內(nèi)外有名品牌的合格供應(yīng)商及合作伙伴。
在鋰金屬負(fù)極制片機(jī)領(lǐng)域,米開羅那取得了明顯成果。公司成功引進(jìn)在鋰能電池設(shè)備研制領(lǐng)域擁有經(jīng)驗(yàn)豐富的前沿經(jīng)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì),團(tuán)隊(duì)不僅帶來了豐富的設(shè)計、研發(fā)資源及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),還依托其二十多年的行業(yè)深耕與技術(shù)沉淀,與國內(nèi)重點(diǎn)院校實(shí)驗(yàn)室深度合作,致力于為各類固態(tài)電池、鋰金屬電池產(chǎn)品中小試線、鋰金屬材料制備及大型生產(chǎn)線提供全流程智能裝備解決方案。
米開羅那研發(fā)的鋰金屬負(fù)極制片機(jī)適用于鋰金屬負(fù)極片制備成型,設(shè)備采用前沿制造工藝和智能控制技術(shù),在技術(shù)參數(shù)上表現(xiàn)出色。其鋰帶卷通過先進(jìn)的糾偏機(jī)構(gòu)進(jìn)行微張力主動放卷,保證鋰帶無變形、精確裁斷;鋰片具備CCD視覺精密定位功能,提升生產(chǎn)精度;極片轉(zhuǎn)移采用低真空面吸附方式,穩(wěn)固可靠;設(shè)備效率高達(dá)≥15ppm,有效提升生產(chǎn)效能;放卷張力達(dá)到≥1N,保證放卷平穩(wěn)。此外,米開羅那還推出了鋰銅復(fù)合帶負(fù)極制片機(jī),可提高生產(chǎn)效率,減少人工成本,保證產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性;高速鋰金屬自動成型機(jī)的極片成型效率可達(dá)10ppm。
展望未來,隨著鋰電池技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場景的不斷拓展,米開羅那鋰金屬負(fù)極制片機(jī)有望在推動鋰電池行業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮更為突出的作用,助力實(shí)現(xiàn)更高能量密度、更長循環(huán)壽命和更安全可靠的鋰電池產(chǎn)品,為新能源產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展持續(xù)貢獻(xiàn)力量。