Application innovante de la machine à refendre et à rebobiner dans le domaine des matériaux pour les nouvelles énergies : valoriser « l’artisan invisible » de la fabrication de précision

Avec la transition énergétique mondiale vers des énergies propres et bas carbone, le secteur des énergies nouvelles connaît un développement sans précédent. Des domaines clés tels que les batteries lithium-ion, les piles à combustible à hydrogène et les modules photovoltaïques imposent des exigences extrêmement élevées en matière de précision d'usinage. Dans ce contexte, les machines de refendage et de rebobinage, traditionnellement largement utilisées dans les industries du papier, du film et autres, deviennent discrètement des « artisans invisibles » indispensables à la fabrication des matériaux pour les énergies nouvelles, grâce à l'innovation technologique et à une transformation intelligente.

De la tradition à l'innovation : les mises à niveau technologiques répondent aux exigences les plus élevées

Les machines traditionnelles de refendage et de rembobinage réalisent principalement les opérations de refendage longitudinal, de rembobinage et d'enroulement de matériaux. Cependant, dans le domaine des énergies nouvelles, elles ne se limitent plus au papier ou au film plastique ordinaires, mais utilisent des matériaux extrêmement fins, fragiles ou fonctionnels dotés de revêtements spéciaux, tels que :

• Séparateur de batterie (jusqu'à 5 microns d'épaisseur)

• Collecteur de courant d'électrode (feuille de cuivre, feuille d'aluminium, épaisseur 6-12 microns)

• Film de protection arrière photovoltaïque (structure composite multicouche)

• Membrane échangeuse de protons pour pile à combustible (sensible à l'humidité)

Ces matériaux présentent des exigences extrêmement strictes en matière de qualité de refendage, de contrôle de la tension, de propreté et d'efficacité. À cette fin, la nouvelle génération de machines de refendage et de rebobinage a réalisé des innovations majeures dans plusieurs domaines :

1. Système de contrôle et de correction de tension ultra-précis

L'utilisation d'un contrôle de tension en boucle fermée indépendant à plusieurs étapes et d'une technologie de correction visuelle de haute précision garantit que la fluctuation de tension est contrôlée à ±0,5 % lors du refendage de matériaux ultra-minces et froissés, évitant ainsi l'étirement, le froissement ou la rupture du matériau causés par une tension inégale, et améliorant considérablement la qualité et le rendement de l'enroulement.

2. Technologie de découpe laser et ultrasonique

Face aux problèmes de bavures, de poussière et de zones affectées thermiquement que pose le refendage traditionnel à la lame, la technologie de refendage laser permet un « traitement à froid » sans contact et de haute précision, particulièrement adapté aux matériaux de revêtement fragiles et aux feuilles métalliques ultra-minces. Le refendage ultrasonique assure une coupe nette grâce à des vibrations à haute fréquence, réduisant considérablement la pollution par la poussière, un atout essentiel pour la production d'électrodes de batteries exigeant une propreté extrême.

3. Détection intelligente des défauts et analyse des mégadonnées

Les systèmes d'inspection en ligne intégrés (tels que la vision CCD et le balayage infrarouge) surveillent en temps réel les défauts de surface des matériaux (piqûres, rayures, irrégularités de revêtement, etc.) et les relient aux données de production. Grâce à des algorithmes d'apprentissage automatique, le système peut prédire l'usure des outils et les anomalies des équipements, passant ainsi d'une approche de détection a posteriori à une approche de prévention.

4. Conception d'adaptation de salle blanche en boucle fermée complète

Pour les matériaux à « tolérance zéro » à la poussière tels que les séparateurs de batteries, la nouvelle génération d'équipements adopte une structure entièrement étanche, une conception à micro-pression positive locale et est équipée d'un dispositif de purification d'air ionique, qui peut être installé directement dans une salle blanche de niveau 10 000 ou même 1 000 pour éviter toute pollution secondaire.

Scénarios d'application innovants : stimuler la production d'énergie nouvelle pour améliorer la qualité et l'efficacité

Dans la chaîne de production des batteries au lithium, la machine de refendage et de rebobinage est un équipement essentiel à la fabrication des électrodes (après revêtement) et des séparateurs. Par exemple, lors du refendage et du revêtement des électrodes, l'application innovante des technologies de « bobinage intermittent » et de « tri en ligne » permet d'éliminer automatiquement les fragments défectueux sans arrêter la machine et de lier les produits conformes sans les endommager, augmentant ainsi la productivité jusqu'à 30 %. Concernant la membrane, les technologies de « micro-tension » et de « renforcement des bords par bobinage » permettent de résoudre efficacement le problème de courbure dû au retrait irrégulier de la membrane humide.

Dans le domaine photovoltaïque, lors du découpage des films de protection arrière (tels que les structures TPT et KPK), le glissement relatif dû aux différences de module d'élasticité entre les couches est évité grâce au découpage synchrone et au contrôle de la tension des matériaux multicouches, garantissant ainsi l'intégrité de la structure composite. Parallèlement, pour les modules photovoltaïques flexibles, de plus en plus répandus, un procédé de découpage adapté aux substrats polymères ultra-minces a été mis au point, avec une largeur de découpe minimale de 0,5 mm, ouvrant la voie à la fabrication de micro-réseaux photovoltaïques.

Dans le domaine des piles à combustible à hydrogène, les membranes échangeuses de protons (PEM) sont extrêmement sensibles à l'humidité et à la température. La machine de découpe et d'enroulement dédiée réalise toutes les opérations dans une chambre à température et humidité constantes et utilise une technologie de transmission sans contact et d'élimination de l'électricité statique afin de garantir la stabilité chimique et l'intégrité physique du matériau du cœur de l'électrode membranaire pendant le processus de découpe.

Tendances futures : intelligence et intégration

À l'avenir, l'innovation des machines de refendage et de rebobinage se concentrera davantage sur la « fabrication intelligente » et « l'intégration des lignes de production » :

• Jumeau numérique et contrôle adaptatif :En créant un modèle numérique jumeau de l'équipement, les paramètres de découpe sont simulés et optimisés en temps réel, et les paramètres de processus sous différentes formulations de matériaux sont automatiquement adaptés.

• Intégration poussée avec les processus front-end et back-end :La machine de refendage et de rebobinage ne sera plus une unité indépendante, mais sera intégrée de manière transparente aux procédés de revêtement, de découpe, de lamination et autres, formant ainsi une ligne de production continue. Par exemple, dans la fabrication de batteries, une liaison directe entre le refendage des pôles et la lamination des cellules pourra être mise en place afin de réduire les coûts de transport et les dommages.

• Conception écologique et économe en énergie :Adopter un système de récupération d'énergie pour réinjecter l'énergie de freinage dans le réseau ; développer un procédé de découpe propre, sans eau et sans solvants chimiques, réduisant ainsi l'empreinte carbone globale.

• Conception prospective pour les nouveaux matériaux :À mesure que de nouvelles technologies telles que les batteries à l'état solide et les cellules photovoltaïques à pérovskite arrivent à maturité, les fabricants d'équipements développent en amont des solutions de découpe ultra-précises adaptées aux nouveaux matériaux fragiles, plus minces ou extensibles et flexibles.

épilogue

Dans l'évolution de la fabrication de matériaux pour les énergies nouvelles vers une production de haute précision, la machine de refendage-rembobinage est passée d'un simple outil de coupe à un équipement clé intégrant des mécanismes de précision, un contrôle intelligent et des tests en ligne. Son innovation continue améliore non seulement l'utilisation des matériaux, l'efficacité de la production et la constance des produits, mais jette également les bases de l'amélioration des performances et de la réduction des coûts des cellules et modules photovoltaïques en aval. Comme l'a déclaré un expert du secteur : « Dans le domaine des énergies nouvelles, chaque micron de précision peut se traduire par un gain de densité énergétique. La machine de refendage-rembobinage, véritable artisan invisible mais méconnu, façonne l'avenir des énergies nouvelles grâce à ses capacités en constante évolution. »