鉅大鋰電 | 點擊量：0次 | 2020年01月16日
打造車規(guī)級產(chǎn)品CATL/先導智能卷繞技術(shù)革新
符合整車廠需求的車規(guī)級動力電池供給嚴重不足，其中一個很重要的因素，就是不同型號規(guī)格的動力電池太多，特別是方形和圓柱形動力電池。
在12月16-18日舉行的“利元亨•2019高工鋰電&電動車年會”上，有近20家電池、設(shè)備企業(yè)圍繞如何打造車規(guī)級電池展開深度探討。
其中，電池企業(yè)認為，需要全行業(yè)形成共識來做車規(guī)級的產(chǎn)品。只有在保證安全前提下，才能從ppm級向千萬級邁進。針對車規(guī)級電池的硬指標，第一是安全性，如果控制和消除車間粉塵是生產(chǎn)車規(guī)級電池的關(guān)鍵。
而設(shè)備企業(yè)認為，電池企業(yè)想要做好車規(guī)級產(chǎn)品就要對設(shè)備的核心工藝和性能進行升級。因此，設(shè)備企業(yè)必須持續(xù)進行產(chǎn)品迭代和革新。
關(guān)于鋰電設(shè)備如何升級，可以先從方形和圓柱形動力電池結(jié)構(gòu)說起。如圖1所示，是由正極片、負極片和隔膜通過卷繞機上的卷針，以一定速率卷繞制成。
圖1電芯卷繞示意圖
在電芯的卷繞制備過程中，卷繞機的卷針往往固定尺寸，卷徑不可調(diào)整，操作復(fù)雜且調(diào)試困難，無法實現(xiàn)卷針卷徑的快速變化。
同時隨著電池更新?lián)Q代速率增加以及性價比要求日益嚴格，動力電池企業(yè)急需提高產(chǎn)能效率。因此擁有快速換型的柔性卷繞生產(chǎn)線至關(guān)重要。
對動力電池卷繞機而言，其中對于不同型號電池的切換生產(chǎn)，往往要拆下卷針并更換不同卷徑的卷針。在拆卸過程中要浪費大量的人力和物力，同時耽誤生產(chǎn)，影響產(chǎn)能效率。
原因是卷針拆卸時，卷繞的線速度，張力波動，隔膜與極片的對齊精度等都會改變，需重新調(diào)試。另外還耽誤生產(chǎn)效率和電池質(zhì)量的一致性。
針對圓柱和方形電池，卷繞方式相似，不同點主要是卷針尺寸和速度。
卷繞難度均在于卷針如何換型，張力波動和隔膜極片對齊精度控制。卷繞設(shè)備的發(fā)展趨勢是效率更高，電池型號兼容性更強，換型速度更快，智能化水平更高。
關(guān)于企業(yè)在卷針方面的技術(shù)創(chuàng)新，高工鋰電查閱專利發(fā)現(xiàn)代表企業(yè)有寧德時代和先導智能。
寧德時代：可拆卸式卷針
寧德時代發(fā)明的可拆卸式卷針專利，能根據(jù)對應(yīng)的電池型號，卷針切換到對應(yīng)的卷徑。具體是通過調(diào)節(jié)外針組件里的調(diào)節(jié)塊，改變連接件在固定座的露出長度，進而調(diào)整卷徑尺寸。
另外寧德時代在外針組件表面開設(shè)有容納槽和定位銷孔，方便卷針組件快速拆裝和精準定位。
寧德時代的專利好處主要分兩方面。一方面大大減少卷針的更換頻率和拆裝頻率，節(jié)省卷針換型時間，另一方面減少換型卷針制作費用，提高自動化產(chǎn)線的利用率。更重要的是，在提高卷繞速度的同時，也可以實現(xiàn)卷繞張力的良好控制。
圖2拆卸式卷針截面圖
（1第一外針組件2第二外針組件3第一內(nèi)針塊4第二內(nèi)針塊5第一極片6第二極片7隔膜H銷孔S收容空間13第一連接件11第一固定座）
圖3外針組件結(jié)構(gòu)圖
圖4外針組件裝配圖
先導智能：套筒式卷針
先導智能發(fā)明的套筒式卷針專利，重點是解決卷芯從卷針機構(gòu)移除時，內(nèi)層卷繞材料容易被帶離或者揉皺的問題。
該套筒式卷針專利特點在于卷針設(shè)計呈半圓弧薄壁狀。卷針機構(gòu)的套筒組件設(shè)置有擠壓組件，在所需工況條件下，擠壓卷針，進而使卷針機構(gòu)的圓筒直徑減小，進而改變卷徑尺寸。
如圖5-圖7所示，套筒式卷針結(jié)構(gòu)特點是在卷針300和卷針400之間設(shè)計有分割槽310。一方面為卷繞材料預(yù)留容置空間，另一方面能夠為第一卷針300和第二卷針400預(yù)留變形空間。
先導智能的套筒式卷針專利，能改變卷針直徑，保證剝離時，卷芯內(nèi)層卷繞材料完整性。同時提高電池生產(chǎn)效率，節(jié)約物力，不影響隔膜和極片的張力，對齊度，精度等。
圖5卷針機構(gòu)
圖6套筒視圖
圖7卷針擠壓示意圖
參考文獻：
[1]寧德時代新能源科技股份有限公司卷針[P]中國CN208256844U2018-12-18
[2]無錫先導智能裝備股份有限公司一種卷針結(jié)構(gòu)[P]中國CN110491691A2
