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在锂电池制造流程里,中段工序至关重要,武汉格瑞斯新能源有限公司在这一领域也展现出专业实力,其核心环节为电芯卷绕与注液。
中段工序涵盖电芯卷绕/叠片及注液,所用设备包括卷绕机、叠片机、注液机。卷绕机工作时,依下游厂商需求,可进行圆柱形或方形卷绕。叠片机从正、负极料盒拾取极片,经二次定位后,交替放置正、负极片于叠片台。隔膜主动放卷,叠片台带动隔膜形成Z字形叠绕,完成后按设定长度切断并自动送出人工贴胶。注液机则将电解液注入卷绕或叠片后的电芯。
锂电池中段设备个性化要求高,对工序精度、效率、一致性要求严苛。针对方形、圆柱、软包电池,分别采用卷绕机或叠片机。目前卷绕机应用更广,优势在于生产速度快、产品一致性高;叠片机虽工艺复杂、良品率与生产效率较低,但生产的软包电池尺寸灵活、散热合理、能量密度高。国内企业多采用中小尺寸卷绕机,叠片机使用比例尚低。

卷绕机的关键在于张力控制,这是衡量其先进程度的核心技术。卷绕全程,为保证电池高一致性,需精准控制张力。张力波动致电芯拉伸形变不均,材料分层或出现S型皱褶,影响产品一致性,隔膜、极片褶皱还会增大电池内阻。卷绕张力控制是高速动态平衡过程,对电气和软件控制要求极高,伺服控制系统需快速反应,软件编程也需深厚经验。方形锂电池卷绕时,线速度不变,角速度自动调整,张力控制技术要求更高。
卷绕机的自动纠偏技术和卷绕速度同样关键。纠偏系统确保电池卷绕中极片隔膜整齐,正负极与隔膜相对位置准确,行业要求卷后偏差小于0.5mm,否则影响电池形变。国内领先企业圆柱电芯卷绕速度超18米/秒,方形电芯因线速度恒定,变角速度卷绕较慢,速度超0.8米/秒。
叠片机主要用于软包电芯生产,性能和安全性优于圆柱和方形电池。它将正极片、隔膜、负极片按序叠合成小电芯单体,再叠放并联成大电芯。叠片工艺生产的电芯内阻低、放电平台高、受力均匀、内部空间利用充分、体积比容量和能量密度高、倍率性能佳。不过,叠片工艺操作要求高、生产控制繁琐、次品率高、生产效率低。国产动力电池用叠片机效率与韩国差距较大,国产设备多以双工位居多,效率在0.5 - 0.8秒/片,进口叠片机效率为0.17 - 0.2秒/片。卷绕式工艺生产的电芯电化学性能略逊,但自动化程度高、制成容易,适合大规模生产,市场上方形、圆柱电池多采用此工艺。