ISMC 三合一微型驅動器 在鋰電疊片機上的應用

文:ISMC2022年第二期

  鋰電電芯的制作,主流的工藝是通過卷繞的方式來制作電芯,而隨著終端設備,無論是汽車還是儲能,還是消費電子,都對電池的能量密度不斷提出更高的要求,希望在有限的空間內能夠儲存更多的能量。

  疊片的新工藝,能夠提高電池的能量密度,在新工藝的設備中,ISMC參與深度研發,為行業定制開發了三合一驅動器,滿足高性能控制需求,以及防塵設計要求,節省設備電氣安裝空間,產品以優異的性價比獲得了行業客戶的青睞。

  1 卷繞和疊片的差異

  卷繞的優勢包括:

  (1)內阻較高:通常情況下正負極都只有單一極耳;

  (2)電焊容易:每個鋰離子電池只要電焊兩處,容易控制;

  (3)生產控制相對簡單:一個鋰離子電池兩個極片,便于控制。

  卷繞的劣勢包括:

  (1)形狀單一:只能做成長方體鋰離子電池;

  (2)散熱效果差:電芯之間熱隔離措施不好做,容易導致局部過熱,從而造成熱失控蔓延。

  疊片的優勢包括:

  (1)容量密度高:鋰離子電池內部空間利用充分,因而與卷繞工藝相比,體積比容量更高

  (2)能量密度高:放電平臺和體積比容量都高于卷繞工藝鋰離子電池,所以能量密度也相應較高;

  (3)尺寸靈活:可根據鋰離子電池尺寸來設計每個極片尺寸,從而鋰離子電池可以做成任意形狀。

  疊片的劣勢包括:

  (1)容易虛焊:所有極片都要點焊到一個焊點,難以

  操作且容易虛焊;

  (2)設備效率慢:目前國內疊片機效率多在0.8s/片的速率,進口疊片機0.17s/片的效率差距較大。

電池

圖 1 卷繞和疊片的差異

  2 新型疊片工藝

  疊片的優勢已經非常明確,但是疊片的“痛點”在于效率,由于舊的工藝不成熟,效率低下,所以疊片沒有成為主流的應用,這兩年經過工程人員不斷的研發,采用了全新的工藝方式進行生產,將會明顯的提高生產效率。

  疊片的新工藝采用了Z字型疊片的方式,Z字型的疊片方式有利于實現自動化生產。堆疊的過程中,主要影響電池產品質量和效率的問題點在于極片之間的對位。

電池

圖 2 新型疊片工藝

  兩片極片之間需要保持一定的絕緣距離,如果絕緣距離不夠,將會導致極片之間的電弧放電,如果絕緣距離保留

  太大又會影響能量密度,這就要求極片之間的對位非常精準,在這種工藝要求下,對于對位平臺的要求就非常的苛刻,疊片的流程和對位平臺調整極片同時進行極片搬運堆疊的示意圖,如圖2所示。

  ISMC全力參與了新工藝的研發,配合合作伙伴提供了定制性方案,采用了合作伙伴的三軸對位平臺加上ISMC定制的三合一驅動器。

  3 三合一驅動器和高精密對位平臺方案

  ISMC針對行業定制開發了三合一驅動器,滿足客戶的應用需求,行業定制防塵設計,小尺寸結構,功能齊全。ISMC三合一微型伺服驅動器的特點包括:

  (1)尺寸:安裝空間尺寸小,微型伺服是第一選擇;

  (2)多軸:多軸合成一體,共直流母線,共通訊母線,省線纜;

  (3)性能:控制性能達到重復定位0.1-0.2um,靜態抖動在+/-50nm;

  (4)價格:具有競爭力的價格優勢。

電池電池

圖 3 ISMC 三合一微型伺服驅動器

  高精密對位平臺的特點包括:

  (1)XY軸行程20mm,單軸分辨率50nM;

  (2)θ軸行程90°,單軸分辨率10000cnt/度;

  (3)XY維度的糾偏重復性需要達到0.1-0.2um,靜態抖動在+/-50nm。

  采用高精密對位平臺的應用優勢有:

  (1)疊片對位精度高,絕緣距離有保證;

  (2)一致性好;

  (3)對位效率高;

  (4)為了提高效率,每個機器上將會使用較多的對位平臺。

  ISMC合作伙伴的三軸對位平臺XY軸重復精度,經過激光干涉儀的檢驗是0.134u,

  目前高精度對位平臺很多都是國外品牌,國內廠家在逐步開發和提升性能,ISMC的對位平臺合作伙伴已經能夠做到國際一流平臺的水平。

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