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4680大圓柱産業化慢于預期?億鑫豐新技術、裝置或将解決這一困境

近期有消息顯示,特斯拉4680 電池産業化進展一再落後預期,究其原因可能是良率提升緩慢,及目前電池效能未達預期。

資料顯示,自2021 年9 月,特斯拉 4680 電池的良品率從 20%提高到了接近80%之後,特斯拉産品良率提升緩慢,到去年年底4680 電池的良品率仍不足92%。4680 良率提升緩慢,這是阻礙其大規模量産的主要原因。

4680大圓柱産業化慢于預期?億鑫豐新技術、裝置或将解決這一困境

電芯圖

有專家分析其量産難點:

1、全極耳成型采用切折技術。

特斯拉采用切折技術,使得極耳表面起伏度較大,易造成極耳因接觸程度不一緻而導緻内阻一緻性差,并且極片切割易産生碎屑,影響産品良率。

2、集流盤焊接工序複雜。

全極耳成型後需與集流盤進行焊接,從傳統兩個極耳的點焊到全極耳面焊,焊接量增加,且焊接工序複雜。圓柱電池極芯端面上延伸出的全極耳與集流盤均屬于高反金屬材料,對焊接雷射能量吸收率不足10%,若提升焊接能量,焊接升溫極有可能對集流體下方的隔膜産生熱縮效應,影響隔膜性能。并且在集流盤以及揉平端面焊接時對壓力要求高,上集流盤厚度一般為0.2-0.6mm,下層全極耳厚度為4-12um,厚度差異過大,焊接時壓力過大易焊接穿孔,壓力過小易造成虛焊,工序複雜影響良率。

3、幹電極塗布技術存在難點。

受粘結劑PTFE 顆粒大小以及粘合效果影響,幹法電極成膜的均勻度難以控制,且正極活性材料電化學活性高,輥壓過程中容易發生化學變化,阻礙大規模量産,難點有待攻破。

這些難點或将随着億鑫豐新研發的技術裝置而得到解決!

沒錯,這款裝置就是億鑫豐新研發的圓柱雷射切卷繞一體機,這是一款生産圓柱電芯的全機動雷射切卷一體裝置。

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圓柱雷射切卷繞一體機

其工藝是根據電芯生産工藝的要求,把正、負極片進行雷射模切極耳形狀(或全極耳),然後再與隔膜一起通過卷繞裝置自動卷繞成産品。在卷繞的過程中通過糾偏控制系統和張力控制系統對電芯對齊度和極片、隔膜的張力進行控制,卷繞完成的電芯經過收尾貼膠、燙孔、電芯兩端面預整形後(視工藝而定),短路測試,外觀尺寸檢測,不良品剔除,掃碼上傳等工序,最後通過輸送帶下料。

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億鑫豐裝置生産出來的産品

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樣品展示

4680大圓柱産業化慢于預期?億鑫豐新技術、裝置或将解決這一困境

裝置參數

該裝置有着強大的功能優勢:

1、自動換卷快,備膠成功率高。

換卷時間≤30s,自動備膠,備膠成功率100%。

2、反應快,張力恒定。

極片隔膜各段張力采用伺服電機控制,響應快,張力波動控制在5%以下,張力傳感器,閉環張力控制,實作有效控制卷繞張力,并能實作逐圈設定調控張力的功能。

3、糾偏精度高。

極片五級糾偏,隔膜卷前整體糾偏,行進糾偏精度:0.1~0.2mm,卷前糾偏精度:0.1mm。

4、卷速快,穩定可控。

裝置采用三針卷繞頭轉盤結構, 卷繞電機采用電子凸輪牽引極片;具有變轉速,變張力卷繞控制功能,能實作定長卷繞和定圈卷繞、定極片首尾端位置3種模式,正常卷繞時線速度速度波動≤5%;卷繞勻速段最高線速度≥2.5m/s。

5、預防極耳打皺(彎折)功能。

通過數極耳和感應極耳等方式實作過程中和卷針上極片極耳翻折的檢測,極芯中若出現極耳翻折、折角時,能夠100%檢測排出。

6、自動剔除不良。

正負極極片和隔膜不良品單卷與剔除功能, 不良極片,可不含隔膜自動單卷剔除,亦可不含隔膜手動單卷剔除。不良隔膜由卷針單手動排出,對寬長幅材料節省良料,節省卷繞時間。

7、模切精度高。

極耳形狀尺寸精度控制在±0.3mm以内;單個極耳間距與設定間距精度控制在±0.3mm以内,極片寬度(模切邊至分切邊) 精度控制±0.3mm以内;極片長度7000mm以内精度控制±2mm以内,極片長度10000mm以内精度控制±3mm以内.

①正、負極雷射切割箔材時突出箔材毛刺最大(包括焊渣與熔珠)尺寸≤10μm,熱影響區域≤120μm,目标為0;

②飛濺到極片上的粉塵最大尺寸≤10μm,熔邊厚度<3T(T=箔材厚度),熔邊光滑無結瘤(包含軌迹拼接點);

③切割敷料或氧化鋁塗層,敷料邊緣帶走敷料(切邊燒蝕量)≤50μm。

8、封閉除塵系統。

裝置具備上、下切割位置除塵機構,收集極片切割時産生的粉塵,經負壓管路抽走;極片切割下方有切割極片墊闆,墊闆下方具備負壓除塵功能,去除極片切割後産生的粉塵,切割位置除塵機構設計應可完全避免焊渣/熔珠飛濺至極片的表面。

9、獨立自動收廢系統。

裝置具有廢料收集風機,正、負極獨立收集,收集廢料時裝置不停機;廢料切割後,直接進入到廢料密封管路,通過管道把廢料經負壓抽取後壓縮處理,且自動收集起來;負壓吸取切割廢料及廢料上所附帶的粉塵,過濾廢料箔材上面粉塵,避免廢料粉塵擴散到工廠中的房間導緻環境污染。

10、極耳翻折和揉推平。

①極耳入料卷前預折成形,卷繞過程正負極導箔輪按入卷向依托卷繞方向進一步折壓極耳,預折後極耳最終彎折角度≥60°

②預壓平機構的壓平塊與極耳接觸面為内凹形式,且多道預壓平塊的内凹角度依次增大,極耳終壓平前具備電芯位置找正功能,以保證電芯終壓平後的總高度

從裝置功能上看,能很好的解決4680圓柱電池目前所遇到的困境問題,同時這款裝置生産能效能達到15ppm,裝置的良品率能達到99%以上(排除材料不良,流到下工序電芯良品率100%),裝置稼動率也高達95%以上。可以說相較于目前市場的生産技術水準是一個很大的提升。

視訊加載中...

從裝置生産視訊來看,我們這款裝置電池卷繞工藝水準也遠遠高于行業标準。如果能批量使用,或許可以解決4680圓柱電池批産量難題。為新能源電池行業的發展增添新動力。

億鑫豐

廣東億鑫豐智能裝備股份有限公司成立于2009年。是一家集研發、生産、銷售、服務于一體的專業制造智能裝備的國家專精特新“小巨人”企業、國家高新技術企業、廣東省智能锂電裝備(億鑫豐)工程技術中心、廣東省專利示範企業、東莞市試點倍增企業、ISO9001-2015品質管理體系體系認證的中小企業,公司主要生産動力锂電池中段裝置,目前主要生産高速五金模切機(間塗、連塗、柔性)、模分一體機(雷射、五金)、模疊一體機、卷繞機(方形、圓柱)、高速分條機、高速疊片機等産品。

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