Оборудование для изготовления цилиндрических ячеек (cylindrical cell)

Производственная цепочка для цилиндрических аккумуляторных ячеек включает следующие ключевые этапы

1. Измельчение электродного материала
   Для получения однородного порошка используются шаровые, струйные или планетарные мельницы. Предварительное измельчение обеспечивает необходимую дисперсность активных компонентов.
2. Гомогенизация, смешивание
   Вакуумные смесители применяются для подготовки катодных и анодных суспензий с равномерным распределением активных веществ, связующих и растворителей.
3. Распределение электродного материала по фольге
   Машины для нанесения пасты (coating machines) равномерно распределяют суспензию по токопроводящей подложке (алюминиевой или медной фольге).
4. Прокатка электродного полотна
   Калибровочные прокатные установки обеспечивают нужную плотность и толщину электрода, повышая удельную энергию ячейки.
5. Сушка электродного полотна, хранение
   Сушильные шкафы и эксикаторы удаляют остатки растворителя. Оборудование для хранения поддерживает сухую атмосферу до последующих этапов.

Все вышеперечисленные 5 этапов являются подготовкой материалов и одинаковы для всех типов ячеек. С данным оборудованием можно подробно ознакомиться в разделе Подготовка материалов.

6. Нарезка электродного полотна по длине и ширине
   Установки для нарезки электродного полотна используются для подготовки полос, которые будут наматываться в цилиндрический корпус.
7. Приварка токоотводов
   На этом этапе с использованием ультразвуковой сварки к электродам привариваются токовыводы (лепестки). Это обеспечивает надежное электрическое соединение между электродами и внешними контактами, необходимыми для подключения аккумулятора к внешним устройствам. Доступны как лабораторные, так и промышленные варианты оборудования для ультразвуковой сварки.
8. Намотка электродного и сепараторного полотен
   Электродное и сепараторное полотно наматывается в катушку для формирования активной части аккумулятора. Эта операция обычно проводится с использованием намоточных машин. Доступны ручные и полуавтоматические промышленные варианты.

9. Укладка намотки в корпус
   На этом этапе вручную вставляется готовая намотка в металлический или пластиковый корпус цилиндрической ячейки, который заранее выбран в зависимости от типа аккумулятора. Корпус обеспечивает равномерное давление на намотку, сжимая анод и катод, чтобы исключить появление зазоров между ними. Любое смещение намотки в будущем может привести к изменению распределения тока по поверхности электрода, что негативно скажется на циклической стабильности аккумулятора. Корпуса для аккумуляторов, как правило, изготавливаются из нержавеющей стали или алюминия, что обеспечивает их прочность и долговечность. Мы предлагаем различные типоразмеры корпусов, такие как 18650, 26650, 21700 и другие, которые можно приобрести в компании Вилитек.
10. Сварка ко дну корпуса токоотвода
    На данном этапе производится точечная сварка токовывода (лепестка) к дну корпуса аккумулятора. Этот процесс обеспечивает прочное механическое соединение всех элементов аккумулятора, включая токовыводы и корпус, что критично для стабильности работы и долговечности аккумулятора. Доступно также оборудование для двойной точечной сварки.
11. Прокатка канавок
    На данном этапе в корпусе аккумулятора выполняются канавки, которые играют важную роль в процессе сборки аккумулятора. Канавки необходимы для нескольких целей:
    1. Улучшение герметичности — канавки помогают обеспечить плотное прилегание крышки корпуса к его дну, что предотвращает утечку электролита и повышает стойкость аккумулятора к внешним воздействиям. Герметичность важна для предотвращения попадания влаги и воздуха, что может привести к снижению эффективности аккумулятора и его быстрому выходу из строя.
    2. Удобство сборки — канавки облегчают точное и безопасное соединение всех компонентов аккумулятора, таких как крышка и корпус. Они позволяют повысить стабильность сборки и обеспечивают дополнительное сцепление между крышкой и корпусом, предотвращая их случайное расслоение.

Этот процесс выполняется с помощью прокатного оборудования, которое точно формирует канавки на поверхности корпуса, обеспечивая нужные размеры и глубину. Это важный этап для повышения качества и долговечности аккумуляторов, так как от герметичности и плотности соединений зависит стабильная работа устройства на протяжении его жизненного цикла.

Дальнейшие этапы сборки цилиндрических (Cylindrical Cell) аккумуляторов должны выполняться в перчаточном боксе с уровнем содержания кислорода менее 1 ppm. Сухие условия необходимы, так как электролит реагирует с водой, что приводит к его разложению и выделению газа.

При использовании литиевой фольги предыдущие этапы также должны выполняться в перчаточном боксе из-за высокой реакционной способности металла.

12. Фасовка жидкого электролита в корпус
    Дозаторы с высокой точностью вводят необходимый объем жидкого электролита в собранную ячейку. Также возможно использование полуавтоматической установки, которая совмещает в себе две функции - дозирует электролит и проводит дегазацию.
13. Дегазирование, диффузия электролита
    Вакуумные камеры обеспечивают удаление воздуха и равномерное проникновение электролита в поры электродов.
14. Герметизация корпуса
    Процесс герметизации с использованием пресс-оборудования для опрессовки крышки, обеспечивая герметичную и стабильную запайку ячейки. Возможны гидравлический или пневматический варианты.
15. Тестирование
    Станции начального формирования и заряд-разрядного тестирования, а также климатические камеры и другое оборудование для тестирования позволяют оценить основные электрические характеристики, ёмкость, сопротивление и стабильность.