动力电池智能卷绕技术

在卷绕电芯质量的把控中,极耳对齐精度是一个极为复杂的影响因素,涉及多个工序的质量。为了解决电芯多极耳对齐精度差的问题,本文通过建立极耳位置模型,采用边缘闭环控制算法,对影响对齐精度的各项参数进行检测、矫正和控制闭环,为现有控制技术提供理论参考数据,实现极耳对齐精度的有效控制。同时,极耳位置模型可反映各项参数对极耳位置的影响方式以及极耳错位的表现方式,以便于研发人员理解各项参数对极耳错位的影响程度以及修正极耳错位的方式,并将其表现在控制方法中。仿真分析与实际控制工况的结合结果表明,所采取的控制方法对改善极耳位置有着较高的适应性,且模型也能准确反映出极耳位置的变化趋势。此外,本文进一步探讨了实现智能卷绕整体闭环的逻辑方法,进而优化整个卷绕工艺中的控制闭环,对最终实现卷绕工艺的质量闭环,提高电池性能质量以及生产效率的目标,有着重大的参考意义。

锂电池智能制造装备标准体系研究

本文概述了锂电池智能制造装备标准体系的国内外现状,分析了目前锂电池智能制造装备标准体系建立和维护过程中所遇到的困难及原因,结合锂电池制造工艺以及对系统集成方面的要求从浆料制备、极片制备、芯包制备、电芯装配、干燥注液、化成分容、电池PACK、检测设备、制造系统集成等九大方面提出了锂电池智能制造装备标准体系,并对锂电池智能制造装备标准体系在相关行业内的执行、推广与应用提出了建议,为今后锂电池智能制造装备标准体系的建设、维护、完善以及应用提供了新的思路和方向。

动力电池的智能制造

随着能源制造技术的不断成熟和推进,国际动力电池市场需求将呈现强劲增长,发展空间巨大,未来十年将是动力电池产业发展的关键时期。分析了动力电池智能制造的需求,并提出了电池智能化的路径和思路。结合智能制造质量闭环和系统成熟度分级,强调了动力电池智能制造在动力电池高质量发展中的重要意义。在产业发展的关键时期,提升制造安全性、降低制造成本、优化控制、实现更高质量的加工工艺,以推动动力电池智能制造的发展和成熟。文中提出了采取标准化、模型化、数字化和智能化的路径,实现基于模型的数字化和基于数据的智能化。通过优化闭环控制架构,实现完整的电池制造大数据分析和闭环系统,以提升电池制造质量。

电池工厂的建设与智能制造实现路径

据统计,2022年,中国新能源乘用车市场动力电池装机量230.73GW·h,同比增长86.24%。预计2023年,全球电动车对动力电池的需求达406GW·h,而动力电池供应预计为335GW·h,缺口约18%;到2025年,这一缺口将扩大到约40%。因此,各大电池生产企业不断增建新厂,以满足整车市场的装机需求。

锂电池电极纳米颗粒和粘结剂在充电放电循环中的应力计算

粘结剂作为锂电池电极制造的重要材料,它的用量虽少,却是极板力学性能的主要承担者。现有的复合电极力学行为模型多将粘结剂层假设为线弹性材料,这很难描述粘结剂层的复杂力学行为,因此为了深入理解极板纳米级颗粒与粘合剂在充放电过程的力学行为,根据已有的实验数据拟合得到拟合精度较高的粘弹性本构模型,采用与锂离子扩散方程形式相似的传热方程求解工具模拟活性硅颗粒在充电放电过程的应力变化,研究结果表明硅颗粒锂化时主要的塑性变形发生在第一个充电放电循环过程中,粘结层的最大应力变化类似纳米颗粒间的应力变化,随着粘结剂厚度的增加,粘结层界面的最大应力会逐渐降低;还有,相近应变下粘弹性性本构模型对于粘结剂PVDF流变行为描述好于线弹性和NeoHookean超弹性模型。

激光切割锂电池负极极片复合材料的数值模拟

为了探究负极极片复合材料的切割性质,采用有限元模型,对激光切割锂离子电池负极极片复合材料温度场进行数值模拟计算.由温度场分布取得了负极切缝宽度与切缝深度的尺寸大小,从中研究激光功率、切割速率和光斑半径对负极表层材料切缝宽度与切缝深度的影响.结果表明,负极表层切缝宽度随激光功率和光斑半径的增加而增大,随切割速率增大而减小;切缝深度随激光功率增加而增大,随切割速率和光斑半径增大而减小.切割至中间铜箔后,切缝深度变化速率趋缓,负极材料的复合结构对切缝深度存在明显影响;在功率为170W、光斑半径为47μm、切割速率变化至600mm/s左右时,效果最为明显,切割深度在该参量下达到60μm,且突破这一阈值后增长速率得到明显提升直至极片完全切断.这一结果可为激光应用于锂离子电池极片复合材料切割提供参考.

锂离子电池制造装备标准化现状分析与研究

近年来,随着电动汽车、电子信息等产业的快速发展,全球锂离子电池需求量猛增,全球动力电池产业高速发展。其中,中国的动力电池产业发展尤为迅猛,涌现出了一批优秀的锂离子电池制造企业。2019年中国锂离子电池产量逐渐增长,全年锂离子电池产量为157.2亿只,同比增长4%。锂电池产业在未来5~10年会成为继汽车产业、信息产业、半导体产业之后新的万亿级产业,对我国的国防建设、航空航海、节能环保、新能源汽车、电子信息、智慧能源系统等领域的发展都具有重要的战略意义。

动力电池尺寸规格的标准化现状及建议

近年来,受益于新能源汽车产业的发展,全球动力电池行业高速发展。其中,中国的动力电池行业发展尤为迅猛。2018年中国新能源汽车销量达到125.6万辆,动力电池产业在新能源汽车产业的带动下,继续保持快速增长,全年总装机量达到56.9GW h,同比增长56.3%。随着动力电池行业的快速发展,对动力电池的制造质量、制造成本提出更高要求,对动力电池尺寸规格也提出了新的要求[1,2]。

动力电池数字化车间蓝图

动力电池智能制造的基础是高度自动化、标准化、模型化,并通过融合信息技术实现数字化和智能化。分析评述了数字化工厂的技术路线、标准化内容、集成标准体系、工厂模型建立,以及设备集成、数据集成和工业互联网平台的数字化蓝图。

热复合式叠片机在锂离子电池中的应用研究

电芯制造是锂离子电池生产的核心环节,电芯质量的高低对电池质量的优劣有着决定性影响,卷绕和叠片是目前锂离子电池极芯制造的两种主要工艺方式。随着新能源汽车的普及以及锂离子电池在其他行业需求日益增长,对电池的质量和性能要求越来越高,现有极芯制造设备已不能满足高质量锂离子电池生产的需求。通过对现有锂离子电池极芯制造技术的剖析,在现有叠片技术的基础上提出了一种集正负极裁切、热复合、叠片、热压与包胶等工序于一体的锂离子电池极芯制造设备——热复合式叠片机,实现极芯全片式叠片,并结合现有技术的缺陷与不足对热复合叠片机运用在锂离子电池极芯制造中的特点和优势进行阐述,可以看出,热复合式叠片机在锂离子电池乃至未来可能产业化的固态、半固态锂电池生产制造中具有十分重要的作用。

电池制造的八大特征及制造水平的八大指标

根据电池制造的特征,分析其特征对电池质量的影响,并提出相应的解决方法。