Application de la machine de refendage de film dans l'industrie des nouvelles énergies : solution de refendage de séparateur de batterie au lithium

Introduction : Pourquoi le refendage est-il important ?

Dans la structure des batteries au lithium, le séparateur est un film mince à structure microporeuse situé entre les électrodes positive et négative. Son rôle principal est d'empêcher les courts-circuits entre les pôles tout en permettant le libre passage des ions lithium. Tout défaut du séparateur, tel que bavures, contamination, plis ou dimensions inexactes, peut entraîner une diminution des performances de la batterie, une autodécharge, voire un emballement thermique (incendie et explosion).

Par conséquent, en tant que dernier processus clé de découpe du film brut large en rouleaux finis étroits requis, le niveau technique de la machine de découpe détermine directement le rendement, la cohérence de la qualité, la sécurité et les performances de la batterie finale.

1. Caractéristiques et défis de découpe des séparateurs de batteries au lithium

Les séparateurs de batteries au lithium (principalement des films PP/PE ou revêtus de céramique) sont des matériaux extrêmement difficiles à traiter, ce qui impose des exigences extrêmement élevées au processus de refendage :

1. Extrêmement fin et fragile : l'épaisseur du septum est généralement comprise entre 5 et 20 μm (microns), ce qui est plus fin qu'un cheveu et est très sujet aux tirages, aux déchirures et aux plis pendant le processus de refendage.

2. Matériaux de grande valeur : le coût des séparateurs représente 10 à 20 % du coût total de la batterie, et toute perte de refendage signifie une perte économique énorme.

3. Exigences de propreté extrêmement strictes : la moindre contamination par de la poussière ou des débris métalliques peut provoquer un court-circuit dans la batterie. Le processus de refendage doit être exempt de poussière et produire peu de poussière.

4. Précision dimensionnelle stricte : les tolérances de largeur doivent généralement être contrôlées à ± 0,1 mm ou même ± 0,05 mm, sinon cela affectera l'alignement de l'enroulement ou du laminage ultérieur des cellules.

5. Qualité d'enroulement parfaite : il est nécessaire que le contrôle de la tension d'enroulement soit extrêmement précis, que la bobine soit nette et libre de mouvement, sans motif de chrysanthème et sans points durs, sinon cela entraînera un mauvais déroulement et une déformation du diaphragme.

2. La solution de base de la machine de refendage de séparateur de batterie au lithium professionnelle

Pour relever les défis ci-dessus, les machines modernes de refendage de diaphragmes hautes performances intègrent une gamme de technologies et de solutions de pointe, notamment :

1. Système de contrôle de tension de haute précision

C'est l'âme de la refendeuse. Le système utilise un contrôle de tension en boucle fermée et comprend généralement :

• Contrôle de tension à plusieurs niveaux : du déroulement à la traction en passant par le rembobinage, il est divisé en plusieurs zones de contrôle de tension indépendantes pour une transition en douceur.

• Capteur de tension haute sensibilité : surveillez et ajustez la tension en temps réel pour éviter que les fluctuations de tension ne provoquent l'étirement ou le relâchement de la membrane.

• Contrôle de la tension conique : avec l'augmentation du diamètre d'enroulement, la tension est automatiquement réduite de manière linéaire pour assurer l'étanchéité constante des couches intérieures et extérieures, évitant le « roulement dur » et le « motif de chrysanthème ».

2. Méthodes de coupe avancées

• Matériau de la lame : utilisez des lames ultra-dures et ultra-tranchantes revêtues de diamant ou des lames en céramique pour garantir des coupes nettes, prolonger la durée de vie et réduire la production de poussière.

• Techniques de coupe :

◦ Coupe par cisaillement : la méthode la plus courante. Les couteaux ronds supérieur et inférieur mordent avec précision, comme des ciseaux, avec un bon effet de cisaillement, une coupe lisse et sans bavures, et moins de poussière. L'angle et le chevauchement de l'outil doivent être réglés avec précision.

◦ Découpe au rasoir : utilisée pour les diaphragmes extrêmement fins ou spécialement revêtus avec une perte d'outil plus rapide et un contrôle plus fin.

3. Conception propre et sans poussière

• Structure entièrement fermée : le corps principal de la machine est fermé et maintient une légère pression positive à l'intérieur pour empêcher la poussière extérieure de pénétrer.

• Baguette à air ionique intégrée : élimine l'électricité statique sur la surface du film avant et après la découpe pour empêcher l'adsorption de la poussière.

• Système de dépoussiérage en ligne : équipé d'un dispositif d'aspiration sous vide pour aspirer les traces de poussière générées par la découpe en temps réel à proximité du tranchant du couteau.

• Conception anti-métal : les composants de contact critiques sont fabriqués à partir de matériaux céramiques ou polymères pour éviter les éclats métalliques générés par le frottement métal sur métal.

4. Système de guidage et de guidage de haute précision (EPC)

• Installez des capteurs photoélectriques ou CCD de haute précision avant le déroulement, la découpe et l'enroulement pour détecter la position du bord du film en temps réel.

• Le micro-mouvement du rouleau ou de l'ensemble des dispositifs est entraîné par un système pneumatique ou servo pour garantir que le rouleau de film se déplace toujours le long d'un chemin prédéterminé tout au long du processus de refendage, garantissant la cohérence de la largeur de refendage.

5. Système d'entraînement et de contrôle intelligent

• Entraînement par servomoteur multiple : chaque rouleau principal et chaque bobine de rétraction sont entraînés par des servomoteurs indépendants, avec une synchronisation élevée, une vitesse de réponse rapide et un contrôle précis.

• Interface homme-machine HMI : Le système de contrôle à écran tactile intégré peut prérégler, stocker et appeler divers paramètres de processus (tels que la tension et la vitesse de différentes spécifications de diaphragmes, etc.) pour réaliser un « changement de production en un clic ».

• Enregistrement des données et intégration MES : enregistrez les données de refendage (longueur, largeur, courbe de tension, etc.) de chaque rouleau de produits, tracez l'ensemble du processus de production et connectez-vous au système d'exécution de fabrication (MES) pour répondre aux exigences des usines intelligentes de l'industrie 4.0.

6. Automatismes et dispositifs auxiliaires

• Systèmes de chargement et de déchargement automatiques (AGV/manipulateurs) : réduisent les interventions manuelles et évitent les chocs et la contamination.

• Interface intégrée du système de détection de défauts en ligne : il peut être lié au système d'inspection visuelle pour trouver les défauts pendant le processus de refendage et marquer ou trier automatiquement.

• Système d'étiquetage et de pesage : chaque rouleau de produit fini est automatiquement étiqueté avec les informations sur le produit, et la longueur du mètre est automatiquement pesée et comptabilisée.

3. Brève description du processus de refendage

1. Alimentation : La bobine principale (film brut large) est placée avec précision sur la bobine de déroulement par entraînement ou AGV.

2. Enfilage du film : Enfilez manuellement ou semi-automatiquement la tête du film à travers une série de rouleaux de guidage, de rouleaux de traction, de correcteurs EPC et de porte-outils de refente.

3. Paramétrage : Sélectionnez ou saisissez les spécifications de cette découpe (largeur, longueur, tension, etc.) sur l'IHM.

4. Démarrage du refendage : l'équipement fonctionne automatiquement selon des paramètres prédéfinis pour effectuer le déroulement à tension constante, la correction, le refendage de précision, le dépoussiérage, l'enroulement et d'autres actions.

5. Déchargement et emballage : Une fois la découpe terminée, l'équipement émet un signal et l'opérateur ou le manipulateur retire la bobine finie et l'emballe sous vide (généralement effectué dans une salle blanche à 10 000 niveaux) pour éviter l'absorption d'humidité et la contamination.

4. Tendance de développement

1. Plus rapide et plus efficace : les vitesses de refendage augmentent constamment pour répondre aux demandes croissantes de capacité du marché.

2. Plus intelligent et plus adaptatif : des algorithmes d'IA sont introduits pour permettre à la machine d'optimiser et d'ajuster automatiquement des paramètres tels que la tension en fonction de l'état en temps réel du film, comme les fluctuations d'épaisseur.

3. Intégration : Elle est plus étroitement liée au processus de revêtement en amont et au processus d'enroulement en aval pour former une ligne de production intégrée.

4. Convient aux séparateurs de nouvelle génération : s'adapte aux exigences de traitement des nouveaux matériaux tels que les séparateurs composites plus minces et les membranes électrolytiques solides.

conclusion

Dans le contexte du développement dynamique du secteur des nouvelles énergies, la refendeuse de film n'est plus un simple équipement de découpe, mais un équipement haut de gamme intégrant des machines de précision, un contrôle intelligent, un traitement non destructif et des technologies de nettoyage. La solution de refendage offerte par le séparateur de batteries au lithium est essentielle pour garantir la sécurité, la régularité et la haute densité énergétique des batteries lithium-ion, favorisant ainsi le progrès technologique et le développement fiable de l'ensemble du secteur des nouvelles énergies. Choisir une refendeuse de membrane professionnelle haute performance et haute stabilité est un choix incontournable pour tout fabricant de membranes haut de gamme.