В сложната технологична система на модерното производство на литиеви батерии,машина за подреждане на батерии, като ключово техническо оборудване, оказва дълбоко влияние върху качеството, производителността и производствената ефективност на продуктите с литиеви батерии. С експоненциалното нарастване на търсенето на чиста енергия и високопроизводителни решения за съхранение на енергия в световен мащаб, пазарът на литиеви батерии постави началото на безпрецедентни възможности за разцвет. Независимо дали става въпрос за нововъзникващата индустрия за електрически превозни средства, за традиционната потребителска електроника и за нововъзникващите широкомащабни приложения на системи за съхранение на енергия, енергийната плътност, безопасността, жизненият цикъл и капацитетът на производствения мащаб на литиевите батерии са поставили изключително строги изисквания.
1、работният принцип и техническата архитектура на машината за подреждане
(1) Високопрецизна система за позициониране и контрол на предаването
Батериятамашина за подрежданеизползва изключително усъвършенствана система за позициониране и управление на трансмисията, която интегрира авангардни постижения в мултидисциплинарни области като напреднало машинно инженерство, автоматизирано управление, компютърно зрение и сензорна технология. В процеса на позициониране могат да се използват системи за визуално разпознаване с висока разделителна способност (като промишлени камери, сензори за изображения и др.) за получаване в реално време и точно изображение и анализ на данни и обработка на геометрични форми, профили на ръбове и маркировки на характеристики на положителни и отрицателни електродни пластини и диафрагми. Въз основа на тази точна информация за изображението системата за управление използва усъвършенствани алгоритъмни модели (като алгоритъм за откриване на ръбове, алгоритъм за съвпадение на функции и т.н.), за да изчисли бързо координатите на пространствената позиция и информацията за отношението на всеки компонент и предава тези данни към контрола на движението система.
(2) Прецизен контрол на налягането и механизъм за изпълнение на стека
По време на изпълнението на стека батерийният стекер осигурява изключително прецизен контрол върху налягането на стека на всеки слой компоненти. Прецизното регулиране на налягането в стека е от съществено значение за осигуряване на плътно прилягане между положителните и отрицателните плочи и диафрагмата, оптимизиране на контактното съпротивление на интерфейса и избягване на физическо увреждане на компонентите. За тази цел машината за подреждане на батерии е оборудвана със специализирана система за контрол на налягането, която обикновено се състои от високопрецизен сензор за налягане, електрически регулатор на налягането и алгоритъм за контрол на обратната връзка със затворен цикъл. Сензорът за налягане следи промяната на налягането по време на процеса на подреждане в реално време и подава данните за налягането обратно към системата за управление.
2、основната роля на машината за подреждане на батерии в производството на литиева батерия
(1) Значително подобряване на енергийната плътност на клетката на батерията
Плътно подреждане на полярните листове и подобрено използване на активните вещества
Чрез отличното си позициониране и точност на подреждане, машината за подреждане на батерии може да реализира плътното подреждане на части от положителен и отрицателен електрод вътре в клетката. Това плътно подреждане ефективно намалява неефективното пространство между полюсите, което позволява повече активни вещества да бъдат настанени в същия обем на клетъчната структура. Като вземем за пример обикновена литиево-йонна батерия, увеличаването на положителните активни вещества означава, че повече литиеви йони могат да участват в електрохимичната реакция по време на процеса на зареждане и разреждане, което значително подобрява теоретичния капацитет и енергийната плътност на батерията.
Оптимизиране на интерфейсния контакт и подобряване на ефективността на йонния транспорт
В допълнение към оптимизирането на разположението на електродите, прецизният контрол на налягането на машината за подреждане на батерии може също значително да подобри контактното състояние на интерфейса между положителните и отрицателните електродни плочи и диафрагмата. Под действието на идеалното налягане на подреждане, електродната плоча и диафрагмата могат да постигнат плътно и равномерно прилягане, което ефективно намалява контактното съпротивление на интерфейса. Ниското контактно съпротивление на интерфейса спомага за насърчаване на бързото предаване на литиеви йони в процеса на зареждане и разреждане и намалява съпротивлението на дифузия и загубата на енергия на йони в интерфейса. Това може не само да подобри ефективността на зареждане и разреждане на батерията, да съкрати времето за зареждане, но също така да намали до известна степен проблема с намаляването на производителността на батерията, причинено от нагряване на съпротивление, като по този начин удължава живота на батерията.
(2) Ефективно гарантиране на постоянното качество на батерията
Контрол на точността на размерите и стандартизирано производство
Машината за подреждане на батерии стриктно контролира точността на размерите на клетката по време на целия процес на подреждане. От първоначалното позициониране на полюса и диафрагмата, до операцията по подреждане на всеки слой, до формирането на крайната клетъчна структура, всяка стъпка се наблюдава от високопрецизна автоматизирана система. Чрез прецизно контролиране на позицията, дебелината и броя на подредените слоеве на всеки компонент е възможно да се осигури висока степен на последователност в ключови параметри на размерите като дебелина, дължина и ширина за всяка производствена партида.
Стабилност на вътрешната структура и еднаквост на работата
Тъй като машината за подреждане на батерии може да осигури точността на подравняване на частите на положителните и отрицателните електроди във всяка клетка, плоскостта на диафрагмата и плътността на прилягане между слоевете са много последователни, микроструктурата и макро свойствата на клетката имат отлична стабилност и еднородност в процеса на масово производство. Независимо дали става въпрос за ключовите показатели за ефективност като напрежение на отворена верига, вътрешно съпротивление и капацитет на клетката или характеристиките на динамичната реакция при различни скорости на зареждане и разреждане, той може да поддържа много малък диапазон на отклонение. Тази висока степен на последователност на качеството не само помага да се подобри добивът на продуктите с литиеви батерии, да се намалят производствените разходи, но също така осигурява по-надеждни и стабилни решения за доставка на енергия за приложения надолу по веригата.
(3) Значително подобряване на производствената ефективност и нивото на автоматизация
Възможност за високоскоростно подреждане и подобряване на производителността
Машината за подреждане на батерии има впечатляваща способност за високоскоростно подреждане, която може да изпълни задачата за подреждане на голям брой клетки за много кратко време. Съвременните усъвършенствани машини за подреждане на батерии могат да завършат десетки или дори стотици слоеве от листове положителни и отрицателни електроди и операции за подреждане на диафрагми в минута при високоскоростен работен режим, а производствената ефективност е значително подобрена десетки или дори стотици пъти в сравнение с традиционните ръчно сглобяване или нискоскоростно механично оборудване. Тази възможност за високоскоростно подреждане позволява на производителите на литиеви батерии да произвеждат повече клетъчни продукти за ограничено време, за да отговорят на нарастващото пазарно търсене.
3、Интегриране на автоматизация и изграждане на интелигентна производствена система
Като едно от основните съоръжения на модерната линия за производство на литиеви батерии, машината за подреждане на батерии има добри характеристики за автоматично интегриране. Той може да работи безпроблемно и автоматично с друго производствено оборудване (като машина за рязане на стълбови листове, машина за диафрагмено покритие, машина за запечатване на клетки и т.н.), за да формира цялостна интелигентна производствена система. В тази система взаимодействието на данни в реално време и съвместният контрол се осъществяват между устройствата чрез индустриален Ethernet, полева шина и други комуникационни технологии, а цялото производство на автоматизация на процеса се реализира от доставка на суровини, подготовка на електродна плоча и диафрагма, подреждане на клетки и сглобяване до окончателно опаковане на продукта. Автоматизираната интеграция не само намалява връзката с ръчна намеса, намалява влиянието на човешкия фактор върху качеството на продукта, но също така реализира мониторинг в реално време, събиране на данни и анализ на производствения процес.
Тенденции в технологичните иновации и бъдещи перспективи за развитие на машините за подреждане на батерии
(1) Интелигентна технология за управление и адаптивен производствен капацитет
С широкото приложение на нововъзникващи технологии като изкуствен интелект, големи данни и облачни изчисления в производствения сектор, машините за подреждане на батерии ускоряват еволюцията си в посока на интелигентно управление. Бъдещата машина за подреждане на батерии ще има мощна интелигентна система за управление, която може да усети промените в производствената среда в реално време, характеристиките на суровините и работния статус на самото оборудване и автоматично да регулира параметрите на процеса на подреждане (като налягане , скорост, позиция и т.н.) според тази информация за постигане на адаптивно производство. Например, когато се натъкнете на леки разлики в дебелината на листовете положителен и отрицателен електрод в различни партиди, интелигентната машина за подреждане може автоматично да оптимизира налягането при подреждане и компенсацията на позицията, като гарантира, че качеството на подреждане на клетката не се влияе. В същото време, чрез задълбочено обучение и анализ на голям брой производствени данни, интелигентната машина за подреждане може също да предвиди повреди на оборудването, да организира планове за поддръжка предварително и да подобри надеждността на работата и непрекъснатостта на производството на оборудването.
4. Заключение
Като основно технологично оборудване в производствения процес на литиеви батерии, машината за подреждане на батерии играе незаменима ключова роля за подобряване на енергийната плътност на батериите, осигуряване на последователност на качеството и подобряване на ефективността на производството и нивото на автоматизация със своята изключително прецизна система за позициониране и предаване, точна механизъм за контрол на налягането и подреждане. Тенденцията на технологичните иновации към интелигентно управление и гъвкаво производство допълнително ще насърчи трансформацията и индустриалното надграждане на технологията за производство на литиеви батерии.
