關于全自動鋰電池卷繞機的設計分析

黃振奎

（廣東利元亨智能裝備股份有限公司，廣東 惠州 516000）

隨著科技的快速發展，許多行業在生過程中都實現了全自動化，同時全自動化生，可以提高生產效率，并且能夠減少生產過程中，因為人工操作失誤而引起的故障，確保生產的安全性。鋰電池生產是一項對技術要求較高的工作。

在鋰電池生產過程中，如果采用半自動卷繞機，將其作為生鋰電池電芯的設備，具體生產過程中，則需要通過人工方式，將生產中采用的極片放入到生產設備中，這種生產方式不僅會降低鋰電池生的整體效率，而且容易對生產過程中采用的極片造成污染，會對最終生的鋰電池的性能造成影響。可見，加強全自動鋰電池卷繞機的設計研究意義重大。

1 鋰電池的生產

鋰電池因為具有良好的性能，因此，得到了廣泛應用。但是，鋰金屬是一種化學性質十分活潑的金屬，對其進行加工、保存、應用對環境有著較高要求，這也就增加了鋰電池的生產難度。

我國在鋰電池生產上，無論是在生產技術，還是在生產設備上與國家發國家相比都存在一定差距，這也導致我國鋰電池生產水平落后與國外發達國家。

過去一段時間，我國在鋰電池生產過程中采用兩工位 、兩卷繞頭的半自動卷繞機，這種生產設備在應用過程中，需要人工進行極片添加，在實際生產期間，不僅生產效率低，而且最終生的鋰電池的性能差，而如果采用全自動鋰電池電芯卷繞機進行鋰電池生，則可以提高生產效率，提升最終生產的鋰電池的性能，為人們提供更加高質量的鋰電池，從而滿足人們的應用需求。

2 全自動鋰電池電芯卷繞機作業過程

第一，在具體生產過程中，正、負極片料卷以及隔膜料卷自動放料，需要人工對放料進行干預，各個料帶都會逐次進到卷繞部，在舉輸送過程中，為了確保輸送的穩定性，以及生產過程中采用各項材料的性能都不會受到影響，整個過程中要經過張力控制、除靜電、除塵，并且要對極片可能出現的偏差進行糾正，檢測好各項材料的性能。

第二，通過對引導輪和極片導送機構的作用，使正、負極片料卷以及隔膜料進入到生產設備中的卷繞部，進入卷繞部時，正、負極和隔膜的具體位置對了鋰電池在具體應用過程中的安全性會產生直接影響，實際生產作業過程中，卷繞膈膜必須能夠將電極完全包住，避免鋰電池中的正極和負極出現短路現象，對鋰電池的性能造成影響，導致其作用無法得到發揮。

卷繞部有3個工位，包括3個卷繞頭，在生產鋰電池過程中，應當依次完成卷繞、貼膠、下料作業，各項作業的質量都達到要求標準，不得存在作業達不到要求標準情況，以免對最終生產的鋰電池的性能產生不良影響。完成卷繞作業后，電芯成品有由下料機械手在下料工位取下，并且要對其是否存在短路情況進行檢測，再送到傳輸裝置，通過光電傳感器器計數后，利用輸送帶完成所有成品的輸送，將其運輸到成品箱中，如果檢測到質量存在問題的成品，則應當將其剔除，其應當被輸送到次品箱中。

3 全自動卷繞機總體結構設計

3.1 輸送部件設計

輸送正、負極片和隔膜的裝置由多項裝置共同工程，具體結構如下。

（1）放卷及糾偏裝置

正 、負極片料卷及隔膜料卷的放卷架采用的為單懸臂雙支承結構，該結構在具體運行過程中，驅動采用的為交流伺服電機，作業過程中，可以自主放卷，并且在整個結構中設置了伺服系自動糾偏結構，通過對結構的應用，完成對生產過程中可能會出現的偏斜問題糾正，有效避免了實際生產過程中，由于偏斜問題而引起的質量問題。

（2）控制張力位置

該裝置主要有張力擺臂、編碼器、過渡輪等多項結構共同構成，每一項結構的性能對會對裝置最終的性能產生直接影響，因此，對控制張力裝置來說，必須要保證裝置中每一項結構性能都能夠達到應用的要求標準。

控制張力裝置中的各項結構完成對擺臂位置偏移閉環控制，這種控制方式，能夠實現恒張力控制，對于具體生過程中的張力，可以在人機界面上進行設定，并且可以完成對具體張力大小的有效調節，為生產的順利進行提供保障。

（3）過程糾偏裝置

該裝置主要由有兩個部門構成分別為檢測結構和執行結構，在作業過程中，通過光電傳感器對極片基準邊緣進行檢測，通過該方式，對生產期間極片是發生了偏移進行確定，再利用控制執行結構完成片發生的偏移記性調整，確保生產質量能夠達到要求標準。

（4）送極片裝置

通過對伺服電機驅動的應用，可以時極片可以被準確的導入到卷繞部，并且可以完成極片在極片導送結構上具體位置的確定，在該期間也可以自動補償。

（5）除塵裝置

通過旋轉毛刷的應用完成相應清理工作，同時，對于極片上的灰塵的去除則采取負壓吸收方式進行。

3.2 卷繞部件

該部件采用三卷繞頭、三工位運行方式，單向氣動撥針、卷針及三工位轉盤均由交流伺服電機驅動，實現運動過程的閉環控制。完成卷繞作業后，通過高壽命剪刀對正負極片和隔膜進行啟動裁切。

3.3 終止膠帶送進裝置

膠帶卷采用被動放卷方式，由氣缸完成開卷、壓緊端頭和進行裁切，膠帶卷繞長度可按要求設定。

3.4 下料機械手及檢測裝置

采用氣動機械手夾持電芯并回轉下料，在下料機械手的翻轉過程中同時實現 電芯成品的短路檢測。

3.5 成品電芯輸送部件

采用皮帶輪斷續輸送，與整機的生產節拍一致，輸送帶水平布置，合格品、不良品檢測后進 行分檢收集 。

4 結語

鋰電池生產是一項復雜工作，在具體生產過程中要采用先進的生設備，采用全自動鋰電池卷繞機進行鋰電池生產，可以使生產過程中遇到的各項問題都能夠得到解決，并且可以生產效率，但是，目前我國在全自動鋰電池卷繞機設計方面取得成績十分有限，因此，要加強相應的分析工作。