Applicazione della macchina per il taglio di pellicole nel settore delle nuove energie: soluzione per il taglio di separatori di batterie al litio

Introduzione: Perché è importante il taglio?

Nella struttura delle batterie al litio, il separatore è una pellicola sottile con una struttura microporosa situata tra gli elettrodi positivo e negativo. Il suo ruolo principale è quello di prevenire cortocircuiti nel contatto tra i poli, consentendo al contempo il libero passaggio degli ioni di litio. Qualsiasi difetto nel separatore, come sbavature, contaminazione, grinze o dimensioni imprecise, può portare a una riduzione delle prestazioni della batteria, all'autoscarica o persino a un'instabilità termica (incendio ed esplosione).

Pertanto, come ultimo processo chiave di taglio della pellicola grezza larga nei rotoli finiti stretti richiesti, il livello tecnico della macchina di taglio determina direttamente la resa, la costanza della qualità, la sicurezza e le prestazioni della batteria finale.

1. Caratteristiche e sfide di taglio dei separatori per batterie al litio

I separatori per batterie al litio (principalmente PP/PE o pellicole rivestite in ceramica) sono materiali estremamente difficili da lavorare, il che impone requisiti estremamente elevati per il processo di taglio:

1. Estremamente sottile e fragile: lo spessore del setto è solitamente compreso tra 5 e 20 μm (micron), ovvero più sottile di un capello, ed è molto soggetto a stiramenti, strappi e grinze durante il processo di taglio.

2. Materiali di alto valore: il costo dei separatori rappresenta il 10%-20% del costo totale della batteria e qualsiasi perdita dovuta al taglio comporta un'enorme perdita economica.

3. Requisiti di pulizia estremamente elevati: qualsiasi piccola contaminazione da polvere e detriti metallici causerà un cortocircuito nella batteria. Il processo di taglio deve essere privo di polvere e a bassa emissione di polvere.

4. Rigorosa precisione dimensionale: le tolleranze di larghezza devono solitamente essere controllate entro ±0,1 mm o addirittura ±0,05 mm, altrimenti ciò influirà sull'allineamento del successivo avvolgimento o laminazione delle celle.

5. Perfetta qualità di avvolgimento: è necessario che il controllo della tensione di avvolgimento sia estremamente preciso, che la bobina sia ordinata e libera da movimenti, senza motivi a crisantemo e senza punti duri, altrimenti si verificherà uno svolgimento scadente e una deformazione del diaframma.

2. La soluzione principale della macchina da taglio professionale per la separazione delle batterie al litio

Per affrontare le sfide sopra menzionate, le moderne macchine per il taglio dei diaframmi ad alte prestazioni incorporano una gamma di tecnologie e soluzioni all'avanguardia, tra cui:

1. Sistema di controllo della tensione ad alta precisione

Questa è "l'anima" della macchina da taglio. Il sistema utilizza un controllo di tensione completamente a circuito chiuso e solitamente include:

• Controllo della tensione multistadio: dallo svolgimento, alla trazione, al riavvolgimento, è suddiviso in più zone di controllo della tensione indipendenti per una transizione fluida.

• Sensore di tensione ad alta sensibilità: monitora e regola con precisione la tensione in tempo reale per evitare che le fluttuazioni di tensione causino l'allungamento o il rilassamento della membrana.

• Controllo della tensione conica: con l'aumento del diametro di avvolgimento, la tensione viene automaticamente ridotta in modo lineare per garantire la tenuta costante degli strati interni ed esterni, evitando "rotolamenti duri" e "motivi a crisantemo".

2. Metodi di taglio avanzati

• Materiale della lama: utilizzare lame rivestite di diamante ultra-dure e ultra-affilate o lame in ceramica per garantire tagli netti, prolungare la durata e ridurre la produzione di polvere.

• Tecniche di taglio:

◦ Taglio a forbice: il metodo più comunemente utilizzato. I coltelli rotondi superiori e inferiori mordono con precisione come forbici, con un buon effetto di taglio, liscio e senza sbavature, e con meno polvere. L'angolazione e la sovrapposizione dell'utensile devono essere regolate con precisione.

◦ Taglio a rasoio: utilizzato per diaframmi estremamente sottili o con rivestimenti speciali, con perdita più rapida dell'utensile e controllo più preciso.

3. Design pulito e senza polvere

• Struttura completamente chiusa: il corpo principale della macchina è chiuso e mantiene una leggera pressione positiva all'interno per impedire l'ingresso di polvere esterna.

• Bacchetta ionica integrata: elimina l'elettricità statica sulla superficie della pellicola prima e dopo il taglio per evitare che la polvere venga assorbita.

• Sistema di rimozione della polvere in linea: dotato di un dispositivo di aspirazione a vuoto per aspirare la polvere di traccia generata dal taglio in tempo reale vicino al bordo della lama.

• Design anti-metallo: i componenti di contatto critici sono realizzati in materiali ceramici o polimerici per evitare schegge metalliche generate dall'attrito metallo su metallo.

4. Sistema di guida e guida ad alta precisione (EPC)

• Installare sensori fotoelettrici o CCD ad alta precisione prima dello svolgimento, del taglio e dell'avvolgimento per rilevare la posizione del bordo della pellicola in tempo reale.

• Il micromovimento del rullo o dell'intero set di dispositivi è azionato da un sistema pneumatico o servo per garantire che il rotolo di pellicola scorra sempre lungo un percorso predeterminato durante l'intero processo di taglio, assicurando la coerenza della larghezza di taglio.

5. Sistema di azionamento e controllo intelligente

• Azionamento multi-servomotore: ogni rullo principale e bobina di retrazione sono azionati da servomotori indipendenti, con elevata sincronizzazione, velocità di risposta rapida e controllo preciso.

• Interfaccia uomo-macchina HMI: il sistema di controllo touch screen integrato può preimpostare, memorizzare e richiamare vari parametri di processo (come tensione e velocità di diverse specifiche di diaframmi, ecc.) per ottenere un "cambio di produzione con un clic".

• Registrazione dei dati e integrazione MES: registra i dati di taglio (lunghezza, larghezza, curva di tensione, ecc.) di ogni rotolo di prodotti, traccia l'intero processo di produzione e connettiti al Manufacturing Execution System (MES) per soddisfare i requisiti delle fabbriche intelligenti dell'Industria 4.0.

6. Automazione e dispositivi ausiliari

• Sistemi di carico e scarico automatici (AGV/manipolatori): riducono l'intervento manuale ed evitano urti e contaminazioni.

• Interfaccia integrata del sistema di rilevamento dei difetti online: può essere collegato al sistema di ispezione visiva per individuare i difetti durante il processo di taglio e contrassegnarli o ordinarli automaticamente.

• Sistema di etichettatura e pesatura: ogni rotolo di prodotto finito viene etichettato automaticamente con le informazioni sul prodotto e la lunghezza del metro viene automaticamente pesata e contabilizzata.

3. Breve descrizione del processo di taglio

1. Alimentazione: la bobina principale (film grezzo largo) viene posizionata con precisione sulla bobina di svolgimento tramite azionamento o AGV.

2. Inserimento della pellicola: inserire manualmente o semiautomaticamente la testina della pellicola attraverso una serie di rulli guida, rulli di trazione, correttori EPC e portautensili di taglio.

3. Impostazione dei parametri: selezionare o immettere le specifiche di questo taglio (larghezza, lunghezza, tensione, ecc.) sull'HMI.

4. Avvio del taglio: l'apparecchiatura funziona automaticamente in base ai parametri preimpostati per completare lo svolgimento a tensione costante, la correzione, il taglio di precisione, la rimozione della polvere, l'avvolgimento e altre azioni.

5. Scarico e confezionamento: una volta completato il taglio, l'apparecchiatura emette un segnale e l'operatore o il manipolatore rimuoverà la bobina finita e la imballerà sottovuoto (solitamente in una camera bianca a 10.000 gradi) per evitare l'assorbimento di umidità e la contaminazione.

4. Tendenza di sviluppo

1. Più veloce ed efficiente: le velocità di taglio aumentano costantemente per soddisfare le crescenti richieste di capacità del mercato.

2. Più intelligente e adattabile: vengono introdotti algoritmi di intelligenza artificiale per consentire alla macchina di ottimizzare e regolare automaticamente parametri come la tensione in base allo stato in tempo reale della pellicola, come le fluttuazioni di spessore.

3. Integrazione: è più strettamente collegata al processo di rivestimento a monte e al processo di avvolgimento a valle per formare una linea di produzione integrata.

4. Adatto ai separatori di nuova generazione: si adatta ai requisiti di lavorazione di nuovi materiali, come separatori compositi più sottili e membrane elettrolitiche solide.

conclusione

Nel contesto del vigoroso sviluppo della nuova industria energetica, la macchina per il taglio di pellicole non è più una semplice attrezzatura da taglio, ma un'apparecchiatura di fascia alta che integra macchinari di precisione, controllo intelligente, lavorazione non distruttiva e tecnologie di pulizia. La soluzione di taglio offerta dal separatore per batterie al litio è un elemento chiave per garantire la sicurezza, la costanza e l'elevata densità energetica delle batterie agli ioni di litio, promuovendo direttamente il progresso tecnologico e lo sviluppo affidabile dell'intera nuova industria energetica. Scegliere una macchina per il taglio di diaframmi professionale ad alte prestazioni e alta stabilità è una scelta inevitabile per qualsiasi produttore di diaframmi di fascia alta.