Mesin Pelapis Baterai: Peralatan Utama dalam Produksi Baterai Lithium-Ion
Teknologi pelapisan adalah proses yang didasarkan pada studi sifat fluida, di mana satu atau beberapa lapisan cairan dilapisi pada substrat, biasanya berupa film fleksibel atau kertas pendukung. Lapisan cairan yang dilapisi kemudian dikeringkan atau diawetkan dalam oven untuk membentuk lapisan film fungsional khusus. Metode utama untuk melapisi elektroda baterai lithium-ion saat ini meliputi pelapisan transfer rol koma dan pelapisan ekstrusi celah.
1. Prinsip dan Klasifikasimesin pelapis bateraiperalatan:
Dampak pada Kapasitas Baterai Selama proses pelapisan, jika ketebalan lapisan pasta elektroda positif dan negatif pada lembar elektroda bervariasi, misalnya, menunjukkan perbedaan di bagian depan, tengah, dan belakang, tingkat reaksi bahan aktif selama pengisian dan pengosongan baterai juga akan berbeda. Hal ini dapat menyebabkan kapasitas baterai yang terlalu rendah atau terlalu tinggi. Selain itu, ketidakrataan ketebalan tersebut lebih mungkin memicu pelapisan litium selama siklus baterai. Pelapisan litium secara bertahap menghabiskan litium aktif dalam baterai, yang sangat memengaruhi tingkat retensi kapasitas dan memperpendek masa pakai baterai.
2. Metode pelapisan mesin pelapis baterai lithium
Selama penelitian, pengembangan, dan produksi baterai lithium-ion, para peneliti dan teknisi telah mengembangkan berbagai metode pelapisan untuk memenuhi berbagai persyaratan produksi. Saat ini, metode pelapisan yang paling umum dan banyak digunakan adalah pelapisan transfer comma-roll dan pelapisan ekstrusi slot-die.
2.1 Pelapisan Transfer Gulungan Koma
Prinsip Kerja: Pelapisan transfer rol koma merupakan metode pelapisan tradisional. Prosesnya dimulai dengan menyesuaikan celah antara rol pelapis dan bilah koma untuk mengukur pasta pada rol pelapis. Selanjutnya, dengan menyesuaikan celah antara rol cadangan dan rol pelapis, pasta yang diukur pada rol pelapis dipindahkan sepenuhnya ke substrat aluminium foil atau tembaga foil.
2.2 Pelapisan Ekstrusi Slot-Die
Prinsip Kerja: Pelapisan ekstrusi slot-die merupakan metode pelapisan pra-pengukuran presisi tinggi. Metode ini memasok pasta fluida Newtonian atau non-Newtonian ke slot die menggunakan pompa pengukur. Di bawah tekanan, pasta diekstrusi secara merata dari slot die, membentuk lapisan cairan seragam yang kemudian dilapisi ke permukaan substrat.
3.1 Sistem Kontrol Ketegangan dan Pelepasan
Mekanisme Pelepasan: Mekanisme pelepasan adalah titik awal dari proses pelapisan. Fungsi utamanya adalah untuk membawa dan melepaskan substrat seperti aluminium foil atau tembaga foil secara stabil. Mekanisme ini biasanya dilengkapi dengan sistem koreksi penyimpangan pelepasan yang dapat secara akurat mendeteksi penyimpangan substrat selama pelepasan secara langsung. Setelah penyimpangan terdeteksi, sistem secara otomatis menyesuaikan diri untuk memastikan bahwa substrat bergerak dengan stabil di sepanjang jalur yang telah ditentukan, sehingga menyediakan pasokan substrat yang stabil untuk operasi pelapisan berikutnya.
3.2 Sistem Pemberian Makanan
Pengangkutan Pasta: Sistem pengumpanan bertanggung jawab untuk menyalurkan pasta yang tercampur dengan baik secara stabil ke cetakan pelapis. Dalam aplikasi praktis, pompa ulir atau pompa roda gigi umumnya digunakan untuk pengangkutan pasta. Pompa ini dapat memberikan laju aliran yang stabil, dengan akurasi kontrol aliran ±0,5%, memastikan pasokan pasta yang stabil selama proses pelapisan dan mencegah masalah seperti ketebalan pelapisan yang tidak merata yang disebabkan oleh fluktuasi aliran pasta.
3.3 Pelapisan Dhari raya
Transfer Dies: Transfer dies untuk mesin pelapis baterai terutama terdiri dari komponen-komponen seperti rol pelapis, pengikis, dan rol cadangan. Dalam pengoperasian mesin pelapis baterai, jumlah pasta yang diukur pada rol pelapis dikontrol dengan menyesuaikan celah antara rol pelapis dan pengikis transfer die. Kemudian, dengan menyesuaikan celah antara rol cadangan dan rol pelapis transfer die, pasta yang diukur dipindahkan ke substrat dalam mesin pelapis baterai. Jenis die yang diterapkan dalam mesin pelapis baterai ini memiliki struktur yang relatif sederhana. Namun, dalam mesin pelapis baterai, karena keterbatasan dari berbagai faktor, seperti akurasi pemesinan komponen mekanis dalam mesin pelapis baterai dan presisi penyesuaian celah untuk transfer die dalam mesin pelapis baterai, akurasi pelapisannya relatif rendah. Oleh karena itu, transfer die cocok untuk aplikasi dalam mesin pelapis baterai di mana akurasi pelapisan yang kurang ketat diperlukan.
Desain Oven: Oven pada sistem pengeringan merupakan perangkat utama untuk mengeringkan lembaran elektroda berlapis. Oven biasanya mengadopsi desain kontrol suhu tersegmentasi, yang umumnya dibagi menjadi 5 - 8 segmen. Dengan mengendalikan suhu berbagai zona secara tepat, lembaran elektroda dapat secara bertahap dan merata menghilangkan pelarut dalam pasta selama proses pengeringan. Ada berbagai metode pemanasan untuk oven, termasuk pemanasan listrik, pemanasan minyak perpindahan panas, dan pemanasan uap. Selama proses pemanasan, keseragaman kecepatan udara di dalam oven harus mencapai ±5% untuk memastikan bahwa semua bagian lembaran elektroda dikeringkan secara merata, menghindari tingkat pengeringan yang tidak konsisten yang disebabkan oleh kecepatan udara yang tidak merata, yang dapat memengaruhi kualitas lembaran elektroda.
4. PersamaanFaktor-faktor Peralatan yang Mempengaruhi Kinerja Pelapisan Kualitas kinerja pelapisan secara menyeluruh dipengaruhi oleh beberapa faktor peralatan, yang saling terkait. Setiap masalah pada satu bagian dapat menyebabkan penurunan kualitas pelapisan.
4.1 Akurasi dan Stabilitas Peralatan
Fluktuasi Tegangan: Seperti yang disebutkan sebelumnya, stabilitas tegangan substrat selama proses pelapisan sangat penting untuk kualitas pelapisan. Ketika deviasi tegangan melebihi 1%, substrat rentan terhadap deformasi selip atau peregangan. Tergelincir dapat menyebabkan perubahan posisi relatif antara substrat dan cetakan pelapis selama proses pelapisan, yang mengakibatkan ketebalan pelapisan tidak merata. Di sisi lain, deformasi peregangan mengubah sifat fisik substrat, yang memengaruhi kinerja baterai secara keseluruhan. Oleh karena itu, sistem kontrol tegangan presisi tinggi sangat penting untuk memastikan kualitas pelapisan.
4.2 Kontrol Suhu dan Kelembaban
Suhu Pasta: Suhu pasta memiliki dampak langsung pada viskositasnya. Ketika suhu pasta berfluktuasi lebih dari 1℃, viskositasnya dapat berubah hingga ±5%. Perubahan viskositas akan menyebabkan penyimpangan dalam jumlah pelapisan. Misalnya, peningkatan viskositas dapat mengakibatkan peningkatan jumlah pelapisan, sedangkan penurunan viskositas dapat menyebabkan penurunan jumlah pelapisan. Kedua situasi tersebut akan memengaruhi keseragaman ketebalan pelapisan dan konsistensi kinerja baterai. Oleh karena itu, kontrol suhu pasta yang tepat sangat penting untuk memastikan kualitas pelapisan.
Suhu Pengeringan: Kontrol suhu pengeringan memegang peranan penting dalam kualitas lembaran elektroda berlapis. Selama proses pengeringan oven, jika kontrol suhu tersegmentasi tidak tepat, misalnya, jika suhu di bagian depan terlalu tinggi, pelarut pada permukaan lembaran elektroda akan menguap dengan cepat, menyebabkan permukaan membentuk kerak, sementara pelarut internal tidak dapat menguap tepat waktu. Hal ini dapat menyebabkan masalah seperti lapisan terkelupas atau korsleting mikro pada baterai. Oleh karena itu, pengaturan suhu setiap bagian oven secara wajar dan memastikan kestabilan suhu merupakan kunci untuk memastikan kualitas pengeringan lembaran elektroda.
4.3 Pengangkutan Pasta dan Stabilitas Medan Aliran
Fluktuasi Tekanan Pengumpanan: Dalam pelapisan ekstrusi slot-die, stabilitas tekanan pengumpanan berhubungan langsung dengan keseragaman ketebalan pelapisan. Ketika tekanan pengumpanan berfluktuasi lebih dari 5%, hal itu akan menghasilkan ketebalan pelapisan yang tidak merata, yang menimbulkan cacat seperti pola bergaris atau bergelombang. Untuk menghindari situasi ini, biasanya perlu memasang tangki penyangga dalam sistem pengumpanan dan mengadopsi teknologi kontrol tekanan loop tertutup untuk memastikan stabilitas tekanan pengumpanan.
5. Tren Perkembangan Teknologi Mesin Pelapis Baterai Dengan terus berkembangnya teknologi baterai lithium-ion dan makin ketatnya persyaratan kinerja baterai di pasaran, mesin pelapis baterai juga terus mengalami inovasi dan peningkatan teknologi, yang menunjukkan tren perkembangan utama berikut.
