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　　摘要：鋰離子電池的大規模應用大大促進了21世紀的科技進步，深刻改變了人們的生產和生活方式。隨著科技水平的不斷發展，各類電子電器、電動汽車的興起讓全世界對鋰離子電池的需求量不斷增加。禾川耕種鋰電池行業多年，其產品在各類鋰電池生產設備上具有良好表現。包膜機是鋰電池封裝過程中的重要設備，禾川X6伺服驅動器憑借其優越性能，實現了包膜機的高效率、高精度、高品質生產。

　　關鍵詞：鋰離子電池;包膜機;伺服驅動;

　　1. 鋰離子電池的發展概述

　　1.1 鋰離子電池簡述

　　鋰離子電池是一類依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作的可充電電池，被稱為20世紀最偉大的發明之一。經過數十年的發展，輕巧、可充電且能量強大的鋰離子電池已在全球范圍內被廣泛應用于手機、筆記本電腦、電動汽車等各種產品。由于可以儲存來自太陽能和風能的大量能量，鋰離子電池讓無化石燃料社會的到來成為可能。

　　1.2 鋰離子電池在國內的應用和發展前景

　　雖然起步較晚，但中國在鋰離子電池領域的發展和進步卻一點也不慢，巨大的經濟和科技水平差距并沒能阻擋我國鋰離子電池產業前進的腳步，短短20年間，我國鋰離子電池企業就實現了從跟隨到引領的快速轉變。2010年，我國鋰電企業的全球市場占有率達到17%，之后呈現加速發展的態勢，2016年首次達到50%，2022年又進一步躍升至73%，將擁有先發優勢的日本遠遠甩在身后。

　　我國鋰離子電池產業之所以能夠實現后發先至并最終獨占鰲頭，根源于國內的龐大消費市場。具體來看，我國牢牢地抓住了兩次鋰電池應用爆發的紅利。2010年前后，消費電子產品激增特別是智能手機普及，帶動了作為全球最大智能手機生產制造基地的中國鋰電產業規模的快速提升。2013年之后，隨著環保意識在全世界范圍內展開，國家對使用清潔能源的電動汽車的扶持力度加強，鋰離子電

　　池開始大規模應用于汽車動力電池。截至2021年年底，我國動力電池產能約占全球的70%，世界10大鋰電池廠家當中，中國就占據6席，涌現出寧德時代、比亞迪等眾多全球知名的鋰離子電池企業供應商。

　　1. 鋰離子電池分類及構成

　　2.1 鋰離子電池分類

　　鋰離子電池的分類有多種，按照正極材料分類主要包括鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、鎳鈷錳三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池。按外殼材料可分為鋼殼電池、鋁殼電池和聚合物電池。也可以按形狀分為圓柱電池、方形電池和軟包電池。

　　圓柱電池：外形為圓柱體，廣泛應用于筆記本電池、數碼相機、便攜式移動電源領域。也有新能源車企在動力電池上選擇圓柱電池，例如：特斯拉于2020年9月發布直徑為46毫米、高度為80毫米的4680電池。

　　方形電池：外形為方形，封裝殼體大多為鋁合金以及不銹鋼等材料，電池內部采用卷繞式或疊片式工藝。方形電池是目前國際領域應用最廣泛的電池PACK形式，其具有整體重量較輕，相對能量密度較高，安全穩定等特點，是國內外新能源車企最常用的鋰離子電池解決方案。

　　軟包電池：軟包電池是指以聚丙烯薄膜為基材，涂覆一層或多層有機電解液后加工而成的可彎曲的圓柱體或卷狀結構的新一代鋰離子動力電池。這種新型材料具有良好的柔韌性及良好的導電性，可以制成各種形狀的電芯產品，常用于電子電器領域。

　　2.2 方形鋰離子電池構成

　　方形鋰離子電池通常由頂蓋結構、負極極耳、正極極耳、裸電芯、電芯絕緣膜、殼體組成。在殼體外層，還會覆有一層PE藍膜，此藍膜具有耐熱性、抗腐蝕、服帖性強、抗拉強度高等特點，可對電池表面進行保護，提供穩定可靠的供電空間。

圖1 方形鋰離子電池構成

　　包PE藍膜是方形鋰離子電池封裝的重要一環，需同時具備包裝和檢測功能。目前，市場上常用自動包膜機完成此過程。

　　1. 禾川鋰電池包膜機解決方案

　　3.1 禾川全自動包膜機介紹

　　禾川全自動包膜機設備可實現對方形鋁殼電池寬面與窄面包藍膜、貼絕緣片和絕緣測試等工藝。具備工藝流程自動控制、歷史數據查詢導出、關鍵參數實時顯示、問題報警追溯、安全保護等功能。

圖2 禾川包膜機設備圖

　　3.2 禾川包膜機工藝流程

　　禾川包膜機工藝流程可分為7步，分別是分別是：上料、包膜、折側邊、折底邊、貼絕緣片、絕緣測試、下料。

圖3 禾川包膜機工藝流程圖

　　3.3 禾川包膜機方案

　　禾川包膜機方案以TP2507觸摸屏作為信息層交互層，Q系列PAC為控制層，采用X6EB伺服驅動器為驅動層。

圖4 禾川包膜機系統拓撲圖

　　TP2507觸摸屏具有7英寸LCD顯示屏，分辨率為800*480。內置RS485、RS422和RS232串行通信接口，同時還有以太網接口，支持Modbud TCP協議。禾川包膜機方案可通過TP2507觸摸屏實時查看各軸運動狀態、反饋報警信息等。

　　HCQ1是禾川自主研發的中型PAC，支持EtherCAT協議。在禾川包膜機方案中，設定運動周期為2ms，輕松帶動19軸運動。

　　X6EB智能型伺服驅動器是禾川伺服家族中的高階伺服驅動器，搭配禾川23位X6電機，運行穩定，功能完善。

　　3.3 X6伺服在包膜機方案中的具體表現

　　X6伺服驅動器是一款運行穩定，功能強大，能夠滿足絕大多數工業應用場景的伺服驅動器，其能夠搭配禾川系列電機進行高精度，高速度，高強度的生產。

　　(1)EtherCAT協議：該方案采用支持EtherCAT總線通訊的X6EB伺服，以超五類屏蔽網線或光纖

　　作為傳輸媒介，傳輸速率可達100Mbit/s(100base-TX)。不僅解決了傳統方案布線復雜，布線時間長的痛點，更是保證了設備間的通訊高效和穩定，具有極強的抗干擾性。

　　(2)高轉速：高轉速意味著高生產效率，方案中使用的伺服功率為100W~750W，搭配對應功率的禾川高慣量X6 MH電機，其中100W電機最高轉速可達6500rpm/min，750W電機最高轉速可達6000rpm/min，將包膜機生產效率提高至6pcs/min。

　　(3)高精度：X6EB伺服實現了位置，速度和力矩的閉環控制，避免因定位不準而導致產品良品率過低的問題。禾川包膜機方案良品率高達99.5%，遠高于行業普遍良品率98%，無褶皺，無壓痕，無翻邊，無損壞。

　　(4)超短掃描周期：本方案中掃描周期控制在2ms以內，確保設備運行過程中包膜精度達到±0.5mm，符合行業包膜精度。

　　(5)安全性：方案中使用的X6伺服均是帶STO功能的全功能機種，可保證操作人員人身安全，降低發生故障時對設備的損害。

　　1. 結束語

　　禾川包膜機方案控制系統適用性強，生產模式可分為調試，手動，自動三種，能夠根據客戶的不同需求以及產品的差異化進行調整;支持配方功能，對于不同電池型號可以調用設置不同參數，方便型號切換生產;采用禾川HCQ1控制器+X6EB伺服驅動器+23位光編電機方案，確保高精度，高速度，高強度的生產。目前，禾川包膜機方案已在國內多家規模較大的廠商身上得到驗證，部分廠商已經規模出貨。市面上的包膜機機械結構類似，可按照本方案進行復制。

　　鋰電行業在今后的發展中還會不斷的處于加速階段，禾川也將把握機遇，積極探索，為市場研發更高效的產品，為客戶提供更優質的服務，為鋰電行業的發展添磚加瓦。