关于锂电池叠片机的自动化解决方案

伴随着新能源汽车的蓬勃发展，以及双碳+新基建的叠加，锂离子电池需求量得到快速增长。目前在关于电池电芯制作工艺主要有叠片工艺、卷绕工艺、封装工艺。今天小编为大家带来关于锂电池生产过程中Z型叠片设备的自动化整体解决方案。

锂电池叠片机主要是正、负极片通过机械手左右移动将极片进行二次定位，交替放置于叠片台上，同时隔膜主动放卷，叠片台带动隔膜左右往复移动形成叠绕，即完成叠片。

其中，极片纠偏环节负责对极片位置进行纠正，保证极片的对齐度，隔膜放卷环节则需要有效控制隔膜张力确保平稳，极片隔膜叠片环节要保证首层隔膜对齐度。

工艺流程

整体控制系统采用了英孚康工业ICC系列PLC、ICM系列伺服、ICD系列远程IO。高效率、高精度、高响应速度，确保隔膜与极片的对齐度，全面提高良品率，充分满足客户的高应用需求。同时，英孚康拥有一支覆盖全国范围的技术应用团队，廿余载自动化技术沉淀，十余年的行业现场经验积累，充分保障后期维护。

网络架构图

1.采用新一代多核CPU, 配合更加优异的ICC统一控制引擎，整体效能比上一代提升5-10倍，单CPU最大可支持128个位置轴。

2.全部采用总线型伺服及高精度数字编码反馈，不存在干扰等问题。

3.防双张警报功能，智能纠偏功能确保对齐度。

4.采用英孚康自研的抑振技术，完美解决在高速移动下因惯性而带来的振动问题。

5.通过数学模型计算，实现张力控制并降低张力波动，有效提高同步性。

6.隔膜对齐精度±0.1mm、极片与隔膜相邻精度±0.2mm。

7.采用双千兆网口，可统一IP地址构建DLR健壮网络拓扑，也可双IP地址模式网络分层，无缝实现控制器与伺服、触摸屏、远程IO的高效通讯。

锂电制备设备—叠片机

叠片工艺是锂电池制造的重要一环，属于中段设备之一，其主要用于电芯生产。目前主流的叠片工艺主要分为两种：Z 型叠片和复合叠片。

Z 型叠片

可以分为单工位 Z 型叠片机、多工位 Z 型叠片机、摇摆式 Z 型叠片机和模切 Z 叠一体机 。作为当前主流工艺， Z 型叠片的优点是技术相对成熟，工艺难度较低 ；缺点是在性能、效率和可靠性等方面存在问题 。

在 Z 型叠片工艺中，叠台带动隔膜往复运动，并且叠片完成后需要尾卷动作，导致电芯内部以及隔膜尾卷的褶皱不能完全避免。从制造角度分析，Z 型叠片需要下料和尾卷的辅助时间，这在电芯制造过程中会对效率产生较大的影响。

Z 型叠片提升效率的方式除了单工位效率提升外，一般采用多工位的制作方式来提升效率。 Z 型叠片的工艺流程从隔膜放卷开始，经过度辊、张力机构引入主叠片台，主叠片台带动隔膜往复运动，呈 Z 字型折叠的同时，机械手把裁切好的正负极片放置在隔膜上，叠放到设定的电芯层数后叠台停止动作。完成隔膜尾卷后，裁切隔膜，贴胶下料。

Z 型叠片机主要部件构成包括：机架系统、正/负极片盒组件、隔膜放卷组件、负极片二次定位组件、叠片台组件、机械手组件、隔膜切断组件、电芯贴胶组件、电芯下料组件 。

复合叠片

复合叠片主要分三种：复合卷叠、复合堆叠和复合 Z 叠 。

复合卷叠： 先将正负极卷料裁切成片，通过转台与升降吸盘分别贴在隔膜上，然后用卷绕的方式将正负极片分别包裹起来，实现两组正负极片相间叠放。

复合堆叠： 负极片放卷裁切成片后送入上下两层隔膜之间，由隔膜包覆后继续走带。同时正极片放卷裁切成片后分别送到由隔膜包覆的负极片的相对位置上，经辊压复合后，正负极与隔膜形成复合单元。切刀把两个复合片之间的隔膜裁断形成独立复合单元片，在叠台上叠成电芯。复合堆叠由于每个复合单元之间的隔膜是切断的，粉尘异物容易进入到电芯内部，结构安全的风险高。

复合 Z 叠： 前段流程与复合堆叠一致，不同之处在于裁切成片后是从上下方交替送到由隔膜包覆的负极片的相对位置上，经辊压后正负极与隔膜形成复合单元，隔膜连续的复合单元在叠台上以 Z 字摆动的自由落方式完成电芯堆叠。叠放至设定层数后完成隔膜裁切，电芯下料。

复合叠片机： 用于实现高速全自动叠片工艺，主要包含正负极片与隔膜放卷机构、极片裁切与除尘机构、极片隔膜热复合机构、叠片平台、电芯热压、贴胶、称重、贴二维码与扫码机构等 。

复合叠片机主要部件构成包括：机架系统、放卷系统、张力控制系统、极片来料缺陷检测、麦拉膜收放卷系统、纠偏系统、极片裁切/送料系统、热复合系统、叠片平台、贴胶机构、 Hi-pot 测试机构、称重机构、贴二维码扫码机构、下料机构、粉尘控制机构 。

叠片设备的发展趋势

①单机效率提升： 由单机 1GWh 能力逐步往2 GWh、4GWh 、 8GWh 提升。

②产品合格率提升： 由现有的 99% 逐步往99.5%、99.9%、 99.99% 发展。同时，产品的一致性 CPK 由 1.33 逐步提升至 2.0 以上。

③设备稳定性提升： MTBF 逐步发展到数千小时。

④智能化一体化： 模切叠片一体化、数据闭环智能化。

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