I. Ce este un dispozitiv de sertizare pentru celule tip pastilă?
OCrimp de sertizare pentru celule tip pastilă este un sDispozitiv specializat care utilizează presiunea mecanică pentru a presa ferm carcasa exterioară (carcasa electrodului pozitiv) a unei baterii tip buton împotriva structurii de etanșare (capacul electrodului negativ, inelul de etanșare) pentru a realiza etanșarea bateriei. Principiul său de funcționare se bazează pe tehnologia de etanșare prin deformare plastică: prin aplicarea unei presiuni uniforme pe marginea carcasei bateriei printr-o matriță, carcasa și inelul de etanșare formează o potrivire cu interferență, blocând canalul de scurgere al electrolitului, evitând în același timp comprimarea excesivă care ar putea deteriora structura internă a electrodului.
Pe baza scenariilor de aplicare și a gradului de automatizare, sertizatoarele pentru celule tip buton sunt împărțite în principal în trei categorii:
Mașini de sertizat manualeAcestea au dimensiuni compacte și se bazează pe rotirea manuală a unui mâner sau apăsarea unei pârghii pentru a asigura presiunea, cu un interval de presiune de obicei între 0-5 kN. Un astfel de echipament este potrivit pentru prepararea probelor în loturi mici în laboratoare, cum ar fi asamblarea pilelor tip buton în timpul etapei de cercetare și dezvoltare a materialelor.
Mașină semiautomată de presare a muchiilor: Echipată cu un sistem de acționare electric sau pneumatic, presiunea poate fi setată prin intermediul unui panou digital, cu o precizie de ±0,1 kN. Acceptă funcționare continuă într-o singură stație, cu o eficiență de presare a muchiilor de 10-30 de bucăți pe oră, potrivită pentru linii pilot sau scenarii de producție la scară mică.
Mașină de sertizare complet automată: Integrând întregul proces de alimentare, poziționare, sertizare și inspecție într-un sistem complet automatizat, este echipată cu un sistem de poziționare vizuală, atingând o precizie de ±0,01 mm. Dispune de o funcție de control al presiunii în buclă închisă și poate produce 100-500 de celule pe oră. Este utilizată pe scară largă în producția la scară largă de baterii tip pastilă pentru electronice de larg consum și dispozitive medicale.
II. Funcțiile principale ale mașinii de sertizat cu celule tip buton
Structura unică a pilelor buton (dimensiuni mici și cerințe ridicate de etanșare) determină rolul critic al mașinii de sertizat, care joacă un rol vital pe tot parcursul ciclului de siguranță - performanță - durată de viață al bateriei. Mai exact, aceasta poate fi împărțită în trei dimensiuni principale:
1. Asigurarea siguranței etanșării și eliminarea riscului de scurgere a electroliților
Scurgerea de electroliți este principala cauză a defecțiunii pilelor tip pastilă. Mașina de sertizat asigură o barieră de etanșare fiabilă prin controlul precis al celor trei parametri: presiune - adâncime de sertizare - viteză de sertizare:
Etanșare fizică: Matrița de sertizare îndoaie marginea carcasei exterioare spre interior, comprimând strâns garnitura de etanșare (de obicei fabricată din PP, PE sau fluorocauciuc) dintre carcasa pozitivă și capacul negativ, formând o structură triplă de etanșare metal - cauciuc - metal, cu o rată de scurgere controlată sub 0,1%.
Protecție chimică: Unele mașini de sertizat de înaltă calitate sunt echipate cu o funcție de ajustare a feedback-ului presiunii. Atunci când există defecte minore la garnitura de etanșare, echipamentul ajustează automat presiunea pentru a compensa, prevenind contactul electrolitului cu aerul din cauza insuficienței locale de presiune și reducând autodescărcarea bateriei, care poate fi redusă la mai puțin de 2% pe lună.
2. Stabilizează structura electrodului și îmbunătățește performanța electrochimică a bateriei
Electrozii (electrod pozitiv, electrod negativ și separator) bateriilor tip pastilă sunt suprapunși într-o structură stratificată. Uniformitatea presiunii în timpul procesului de presare a marginilor afectează direct rezistența de contact a electrozilor și eficiența conducerii ionilor:
Controlul rezistenței de contact: O mașină de presat margini de înaltă calitate, cu o uniformitate a presiunii mai mică de 5%, poate asigura o fixare strânsă a electrozilor la colectoarele de curent, evitând creșterea rezistenței de contact din cauza golurilor locale. De obicei, rezistența de contact poate fi stabilizată sub 50 mΩ, reducând astfel polarizarea în timpul încărcării și descărcării și îmbunătățind performanța bateriei. De exemplu, rata de retenție a capacității de descărcare 1C poate crește de la 85% la 95%.
Protejați integritatea separatorului: Funcția "soft start" a mașinii de presare a marginilor poate preveni ruperea separatorului prin presiune instantanee excesivă (separatorul are de obicei o grosime de doar 10-20 μm), prevenind contactul direct dintre electrozii pozitivi și negativi și provocând scurtcircuite, sporind astfel durata de viață a bateriei.
3. Adaptați-vă la mai multe specificații și îndepliniți diverse scenarii de aplicare
Bateriile tip pastilă din diferite domenii (cum ar fi bateriile litiu-mangan CR2032 de 3V, bateriile litiu-iodură pentru uz medical) prezintă diferențe semnificative de dimensiuni (diametru: 6-20 mm, grosime: 1-5 mm). Mașina de sertizat trebuie să aibă o adaptabilitate flexibilă:
Compatibilitate cu matrițele: Permite înlocuirea rapidă a matrițelor, cu un timp de înlocuire mai mic de 5 minute, și se poate adapta la carcase de baterii tip buton de diferite diametre și grosimi. Unele dispozitive pot fi, de asemenea, compatibile cu matrițe personalizate, cum ar fi matrițele speciale pentru baterii tip buton cu formă neregulată.
Reglarea parametrilor: Reglați presiunea de sertizare (0-20kN), adâncimea de sertizare (0-2mm) și viteza de sertizare (5-50mm/min) prin intermediul unui sistem de control digital pentru a îndeplini cerințele de sertizare ale diferitelor materiale de înveliș (cum ar fi învelișuri din aluminiu, învelișuri din oțel inoxidabil), evitând deformarea învelișului, cu o deformare controlată în limita a 0,05mm.
III. Cum să alegi un clește de sertizat pentru celule tip pastilă?
Atunci când se selectează un dispozitiv de sertizare pentru baterii tip buton, este necesar să se facă o judecată cuprinzătoare bazată pe scenariile de aplicare (producție de laborator / pilot / producție de masă), specificațiile bateriei, cerințele de performanță și alți factori. Următoarele prezintă criterii de selecție din cinci dimensiuni de bază și oferă sugestii specifice pentru diferite scenarii:
1. Dimensiuni de selecție de bază: Evaluare cuprinzătoare de la performanță la cost
În ceea ce privește precizia controlului presiunii, indicatorii cheie includ intervalul de presiune, neuniformitatea și repetabilitatea. Echipamentele de înaltă calitate au de obicei un interval de presiune de 0-20 kN, cu o neuniformitate mai mică de 5% și o repetabilitate atingând ±1%. Este important de reținut că în mediul de laborator, dispozitivele cu precizie ridicată (±0,1 kN) ar trebui prioritizate, în timp ce în scenariile de producție în masă trebuie găsit un echilibru între precizie și eficiență.
Pentru sistemul de matriță, indicatorii cheie sunt materialul matriței și ușurința înlocuirii. Matrițele de înaltă calitate sunt adesea fabricate din aliaje dure, cu o rezistență la uzură care depășește 5000 de ori per set și un timp de înlocuire sub 5 minute. La achiziționare, asigurați-vă că matrița este compatibilă cu specificațiile bateriei țintă.
2. Recomandări de selecție specifice scenei: Potrivirea precisă a nevoilor pentru a evita risipa de resurse
Scenariu de cercetare și dezvoltare în laborator (producție lunară < 1000 de bucăți):
Cerințele principale sunt producția în loturi mici, compatibilitatea cu specificații multiple și sertizarea de înaltă precizie. Se recomandă alegerea unor mașini de sertizare manuale sau semiautomate, cu accent pe precizia presiunii echipamentului (care poate ajunge la ±0,1 kN) și compatibilitatea cu matrița.
Scenariu linie pilot (producție lunară 10.000 - 100.000 bucăți):
Cerința principală este de a găsi un echilibru între eficiența producției și flexibilitatea echipamentelor. Se recomandă alegerea unor mașini de sertizat semiautomate, care ar trebui să fie echipate cu un sistem de acționare electrică (capacitate de a ajunge la 20-30 de bucăți pe oră) și funcție de reglare a feedback-ului presiunii.
Scenariu de producție la scară largă (producție lunară 100.000 de bucăți):
Cerințele principale sunt capacitate mare, stabilitate ridicată și automatizare completă. Se recomandă alegerea unor mașini de sertizat complet automate, care ar trebui să integreze un sistem de poziționare vizuală (precizie ±0,01 mm), funcție de detectare online a scurgerilor (eficiență de detectare 100%) și funcție de integrare a sistemului MES.
În concluzie, selecția cleștelor de sertizare pentru baterii tip pastilă ar trebui să urmeze principiul orientării către cerere, al performanței pe primul loc și al costurilor adecvate. Fie că este vorba de cercetare și dezvoltare în laborator sau de producția la scară largă, numai prin potrivirea precisă a performanței echipamentelor cu nevoile reale se poate garanta calitatea bateriilor tip pastilă, atingând în același timp echilibrul optim între eficiență și cost.
