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锂电池模切如何避免极片毛刺粉尘？

锂离子电池的电芯安全一直是业内人士关注的重点，而这也是动力电池长期发展的关键，随着动力电池这几年的飞速发展，该问题的重要性日益凸显。

事实上，电芯的安全隐患主要表现为热失控，影响的因素有很多，比如电芯的材料体系、结构设计、制造工艺、生产控制、终端使用方法等等。目前各大企业主要通过机器人替代人工，来减少安全隐患，同时对各工序机器精度和智能化上的要求也越来越高。其中在模切和叠片工艺中，产生的毛刺和粉尘容易造成电池短路，因此控制极片毛刺粉尘显得尤为重要。

一、极片毛刺粉尘产生的原因

极片毛刺是指极片冲切所产生的断面基材拉伸，弯曲。行业内对极片毛刺的普遍标准是Vh≤15μm(以集流体表面为基准计算)；Vk≤15μm(以极片边缘为基准计算)。

极片粉尘是指极片冲切所产生的涂层颗粒或基材碎屑。行业内暂时还没有对粉尘颗粒的大小形成标准，只是对极片掉粉后漏箔的区域大小有做要求，L≤4mm(连续出现)；H≤0.2mm(开裂或漏箔)。

在模切和叠片工序中控制冲切时的毛刺大小，减少冲切时产生的粉尘，以及在极片转运过程中避免毛刺的产生，已成为这两个工序目前面临的最主要的难题，而要解决这些难题，先要了解毛刺和粉尘产生的原因。

极片毛刺粉尘产生的主要原因有三点：1、冲切方式；2、冲切模具的结构；3冲切模具的材料及加工精度。

1 、冲切方式

行业中在极片冲切工序，最常用的方式有以下几种：

2 、冲切模具冲切极片时毛刺产生的原理：

利用冲头和下刀极小的间隙对极片进行裁切，间隙的大小是影响毛刺的最大因素：

3 、冲切模具冲切极片时粉尘产生的原理：

上下刀的间隙、压料板和冲头的间隙、压料板压力的大小及压料板表面的平面度是影响掉粉的几大因素。要保证模具各零件的间隙，首先，要选择好模具材料，其次，要保证加工精度。

a：上下刀的间隙：间隙小时，由于挤压作用加剧，对极片的冲裁力增大，对表面涂层挤压增强，涂层开裂、从基材上剥离、脱落。压料板托料时还会造成断面和冲头的二次摩擦。

b：压料板和冲头的间隙：间隙过大时，无法压住断口边的涂层，裁断时造成的涂层挤压无法压住。间隙过小时，有摩擦冲头的风险。

c：压料板压力的大小：涂层被挤压时，压料板压力大于挤压张力，可有效减少涂层开裂、从基材上剥离、脱落等问题。

d:压料板平面度：如果平面度不好，对断面的压实效果不均匀，会出现不连续的涂层开裂等问题。

4 、冲切模具的材料及精度：

a:冲压模具工作时要承受冲击、振动、摩擦、高压和拉伸、弯扭等负荷，工作条件复杂，易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现象。因此，对模具工作零件材料的要求比普通零件高，常用材料：

b：模具精度可分为加工精度和装配精度，常用的精加工设备有油割、坐标磨等，加工精度可做到0.001mm，可达到刀口间隙0.002mm的精度要求，装配精度需要靠定位销及装配经验实现，需要经验及技能较高的装配人员。

5 、极片流转过程中的碰撞及摩擦：

现阶段采用的设备连线方式为模切机+极片料盒输送+叠片机。

缺点：极片冲切完进入料盒，经过输送进入叠片机，叠片机从料盒中取片，过程中无法避免极片和料盒的碰撞和摩擦，造成极片的掉粉和集流体的变形，是极片不良的潜在风险。

二、毛刺粉尘解决方案

了解了毛刺和粉尘产生的原因，解决方案可从以下几点入手：1、优化现有模具结构；2、改善模具材料；3、提高模具制造和装配精度；4、改进模切叠片设备工艺；

1 、对现有模具的优化

冲切模具结构的稳定性，直接决定了毛刺和掉粉能不能做到可控，现在行业中最常用的结构有以下几种：

卷绕用极片模切模具

由于卷绕式模切机工艺的特殊性，常用的导柱模具无法将导柱均布，只能制作成冲头悬臂式，导致上模冲压点和重心无法重合，模具整体稳定性较差，靠刀模具从根本上解决了上述问题，且成本相对还较低，会是将来重点选用的模具。

叠片用极片模切模具

低速模具也是采用冲头悬臂式的结构，主要在实验线上使用，高速模具导柱分布均匀，结构稳定，是产线上主流的模具。

2 、模切叠片一体机是终极解决方案

模切叠片一体机在极片冲切完之后可直接进入叠片平台，避免极片和料盒的碰撞和摩擦，彻底解决极片不良的潜在风险。

锂电池模切卷绕一体机概述

一、引言

为了满足锂电池市场需求，提高锂电池的生产效率和产品质量，锂电池模切卷绕一体机应运而生。本文将和您一起详细了解锂电池模切卷绕一体机的工作原理、技术特点、主要部件以及在圆柱电池生产中的应用，旨在为老铁们了解锂电池模切卷绕一体机提供参考。

二、锂电池模切卷绕一体机的工作原理

锂电池模切卷绕一体机是一种集成了模切和卷绕功能的先进设备，主要用于锂电池电芯的生产过程中。其工作原理主要是通过放卷机构、标记打孔机构、极耳成型机构、贴标机构、裁切分条机构以及收卷机构等多个部分的协同工作，实现对极片的模切分条和卷绕成型。

在模切阶段，设备利用高精度的模切刀具，根据预设的极片形状和尺寸进行切割，确保极片的精度和质量。随后，卷绕机构将切割好的极片与隔膜一同卷绕成电芯，通过精确的控制系统，实现对卷绕速度、张力和对齐度的精确控制，确保电芯的质量和性能。

三、锂电池模切卷绕一体机的技术特点

1. 高效率：锂电池模切卷绕一体机采用自动化流水线作业，能够实现连续、高效的生产，大幅提高生产效率。

2. 高精度：设备采用先进的激光模切技术，能够实现高精度的切割，减少材料浪费，提高产品质量。

3. 灵活性：一些先进的锂电池模切卷绕一体机具备“一键换型”功能，能够快速适应不同型号的电池生产，满足市场的多样化需求。

4. 稳定性：设备采用优质的材料和先进的制造工艺，确保设备的稳定性和耐用性，降低维护成本。

四、锂电池模切卷绕一体机的主要部件及其功能

1. 机架：作为整个设备的支撑和安装平台，机架采用坚固的结构设计，确保设备的稳定性和安全性。

2. 卷绕装置：卷绕装置是锂电池模切卷绕一体机的核心部件，通过精确的控制系统，实现对极片和隔膜的卷绕成型。其中，卷绕电机采用步进电机和行星减速器组合，确保卷绕速度和力度的精确控制。

3. 极片供给装置：该装置负责将极片准确无误地送入卷绕区域，确保极片的位置和方向的准确性。

4. 辅助压板及切断装置：在卷绕过程中，辅助压板对极片进行必要的压制，确保极片的平整度和紧密度；切断装置则负责在卷绕完成后对电芯进行切断，形成独立的电池单体。

5. 胶带供给装置：该装置提供稳定的胶带供应，用于在卷绕过程中固定极片和隔膜，确保电芯的结构稳定性和可靠性。

6. 电器控制部分：电器控制部分是锂电池模切卷绕一体机的“大脑”，由PLC、人机界面、步进电机驱动器、感应器、按钮开关、电磁阀及气缸等组成。它负责整个设备的自动化控制，包括卷绕速度、张力、对齐度等参数的设定和调整，以及对设备运行状态的实时监控和故障报警。

五、锂电池模切卷绕一体机在圆柱电池生产中的应用

圆柱电池作为锂电池的一种重要类型，在电动汽车、储能电站等领域具有广泛的应用。在圆柱电池的生产过程中，锂电池模切卷绕一体机发挥着至关重要的作用。锂电池模切卷绕一体机能够根据电芯生产工艺的要求，对正、负极片进行激光模切极耳形状。激光模切技术具有高精度、高效率的特点，能够确保极耳的形状和尺寸符合设计要求，提高电芯的性能和安全性。同时，设备还能够将切割好的极片与隔膜一同通过卷绕装置自动卷绕成产品。在卷绕过程中，设备通过纠偏控制系统和张力控制系统对电芯对齐度和极片、隔膜的张力进行精确控制，确保电芯的质量和一致性。

六、结论

综上所述，锂电池模切卷绕一体机是现代锂电池生产线中不可或缺的关键设备。它通过集成模切和卷绕功能，实现了锂电池电芯的高效、精确生产，提高了生产效率和产品质量。此设备还具备高精度、高效率、灵活性和稳定性等技术特点，能够满足市场的多样化需求。随着新能源领域的不断发展，锂电池模切卷绕一体机将继续发挥重要作用，推动锂电池产业的持续进步和创新。通过对锂电池模切卷绕一体机的深入了解和分析，我们可以看到其在锂电池生产过程中的重要性和优势。随着技术的不断进步和市场的不断扩大，相信锂电池模切卷绕一体机将会更加智能化、高效化，为锂电池产业的发展注入新的动力。

文章来源：锂电池技术知识平台

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