摘要：鋰離子電池的大規(guī)模應(yīng)用大大促進(jìn)了21世紀(jì)的科技進(jìn)步，深刻改變了人們的生產(chǎn)和生活方式。隨著科技水平的不斷發(fā)展，各類(lèi)電子電器、電動(dòng)汽車(chē)的興起讓全世界對(duì)鋰離子電池的需求量不斷增加。禾川耕種鋰電池行業(yè)多年，其產(chǎn)品在各類(lèi)鋰電池生產(chǎn)設(shè)備上具有良好表現(xiàn)。包膜機(jī)是鋰電池封裝過(guò)程中的重要設(shè)備，禾川X6伺服驅(qū)動(dòng)器憑借其優(yōu)越性能，實(shí)現(xiàn)了包膜機(jī)的高效率、高精度、高品質(zhì)生產(chǎn)。

　　關(guān)鍵詞：鋰離子電池;包膜機(jī);伺服驅(qū)動(dòng);

　　1. 鋰離子電池的發(fā)展概述

　　1.1 鋰離子電池簡(jiǎn)述

　　鋰離子電池是一類(lèi)依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作的可充電電池，被稱(chēng)為20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，輕巧、可充電且能量強(qiáng)大的鋰離子電池已在全球范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)汽車(chē)等各種產(chǎn)品。由于可以?xún)?chǔ)存來(lái)自太陽(yáng)能和風(fēng)能的大量能量，鋰離子電池讓無(wú)化石燃料社會(huì)的到來(lái)成為可能。

　　1.2 鋰離子電池在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用和發(fā)展前景

　　雖然起步較晚，但中國(guó)在鋰離子電池領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步卻一點(diǎn)也不慢，巨大的經(jīng)濟(jì)和科技水平差距并沒(méi)能阻擋我國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的腳步，短短20年間，我國(guó)鋰離子電池企業(yè)就實(shí)現(xiàn)了從跟隨到引領(lǐng)的快速轉(zhuǎn)變。2010年，我國(guó)鋰電企業(yè)的全球市場(chǎng)占有率達(dá)到17%，之后呈現(xiàn)加速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，2016年首次達(dá)到50%，2022年又進(jìn)一步躍升至73%，將擁有先發(fā)優(yōu)勢(shì)的日本遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后。

　　我國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)后發(fā)先至并最終獨(dú)占鰲頭，根源于國(guó)內(nèi)的龐大消費(fèi)市場(chǎng)。具體來(lái)看，我國(guó)牢牢地抓住了兩次鋰電池應(yīng)用爆發(fā)的紅利。2010年前后，消費(fèi)電子產(chǎn)品激增特別是智能手機(jī)普及，帶動(dòng)了作為全球最大智能手機(jī)生產(chǎn)制造基地的中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)規(guī)模的快速提升。2013年之后，隨著環(huán)保意識(shí)在全世界范圍內(nèi)展開(kāi)，國(guó)家對(duì)使用清潔能源的電動(dòng)汽車(chē)的扶持力度加強(qiáng)，鋰離子電

　　池開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用于汽車(chē)動(dòng)力電池。截至2021年年底，我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)能約占全球的70%，世界10大鋰電池廠(chǎng)家當(dāng)中，中國(guó)就占據(jù)6席，涌現(xiàn)出寧德時(shí)代、比亞迪等眾多全球知名的鋰離子電池企業(yè)供應(yīng)商。

　　1. 鋰離子電池分類(lèi)及構(gòu)成

　　2.1 鋰離子電池分類(lèi)

　　鋰離子電池的分類(lèi)有多種，按照正極材料分類(lèi)主要包括鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、鎳鈷錳三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池。按外殼材料可分為鋼殼電池、鋁殼電池和聚合物電池。也可以按形狀分為圓柱電池、方形電池和軟包電池。

　　圓柱電池：外形為圓柱體，廣泛應(yīng)用于筆記本電池、數(shù)碼相機(jī)、便攜式移動(dòng)電源領(lǐng)域。也有新能源車(chē)企在動(dòng)力電池上選擇圓柱電池，例如：特斯拉于2020年9月發(fā)布直徑為46毫米、高度為80毫米的4680電池。

　　方形電池：外形為方形，封裝殼體大多為鋁合金以及不銹鋼等材料，電池內(nèi)部采用卷繞式或疊片式工藝。方形電池是目前國(guó)際領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的電池PACK形式，其具有整體重量較輕，相對(duì)能量密度較高，安全穩(wěn)定等特點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)外新能源車(chē)企最常用的鋰離子電池解決方案。

　　軟包電池：軟包電池是指以聚丙烯薄膜為基材，涂覆一層或多層有機(jī)電解液后加工而成的可彎曲的圓柱體或卷狀結(jié)構(gòu)的新一代鋰離子動(dòng)力電池。這種新型材料具有良好的柔韌性及良好的導(dǎo)電性，可以制成各種形狀的電芯產(chǎn)品，常用于電子電器領(lǐng)域。

　　2.2 方形鋰離子電池構(gòu)成

　　方形鋰離子電池通常由頂蓋結(jié)構(gòu)、負(fù)極極耳、正極極耳、裸電芯、電芯絕緣膜、殼體組成。在殼體外層，還會(huì)覆有一層PE藍(lán)膜，此藍(lán)膜具有耐熱性、抗腐蝕、服帖性強(qiáng)、抗拉強(qiáng)度高等特點(diǎn)，可對(duì)電池表面進(jìn)行保護(hù)，提供穩(wěn)定可靠的供電空間。

圖1 方形鋰離子電池構(gòu)成

　　包PE藍(lán)膜是方形鋰離子電池封裝的重要一環(huán)，需同時(shí)具備包裝和檢測(cè)功能。目前，市場(chǎng)上常用自動(dòng)包膜機(jī)完成此過(guò)程。

　　1. 禾川鋰電池包膜機(jī)解決方案

　　3.1 禾川全自動(dòng)包膜機(jī)介紹

　　禾川全自動(dòng)包膜機(jī)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)方形鋁殼電池寬面與窄面包藍(lán)膜、貼絕緣片和絕緣測(cè)試等工藝。具備工藝流程自動(dòng)控制、歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)導(dǎo)出、關(guān)鍵參數(shù)實(shí)時(shí)顯示、問(wèn)題報(bào)警追溯、安全保護(hù)等功能。

圖2 禾川包膜機(jī)設(shè)備圖

　　3.2 禾川包膜機(jī)工藝流程

　　禾川包膜機(jī)工藝流程可分為7步，分別是分別是：上料、包膜、折側(cè)邊、折底邊、貼絕緣片、絕緣測(cè)試、下料。

圖3 禾川包膜機(jī)工藝流程圖

　　3.3 禾川包膜機(jī)方案

　　禾川包膜機(jī)方案以TP2507觸摸屏作為信息層交互層，Q系列PAC為控制層，采用X6EB伺服驅(qū)動(dòng)器為驅(qū)動(dòng)層。

圖4 禾川包膜機(jī)系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　TP2507觸摸屏具有7英寸LCD顯示屏，分辨率為800*480。內(nèi)置RS485、RS422和RS232串行通信接口，同時(shí)還有以太網(wǎng)接口，支持Modbud TCP協(xié)議。禾川包膜機(jī)方案可通過(guò)TP2507觸摸屏實(shí)時(shí)查看各軸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、反饋報(bào)警信息等。

　　HCQ1是禾川自主研發(fā)的中型PAC，支持EtherCAT協(xié)議。在禾川包膜機(jī)方案中，設(shè)定運(yùn)動(dòng)周期為2ms，輕松帶動(dòng)19軸運(yùn)動(dòng)。

　　X6EB智能型伺服驅(qū)動(dòng)器是禾川伺服家族中的高階伺服驅(qū)動(dòng)器，搭配禾川23位X6電機(jī)，運(yùn)行穩(wěn)定，功能完善。

　　3.3 X6伺服在包膜機(jī)方案中的具體表現(xiàn)

　　X6伺服驅(qū)動(dòng)器是一款運(yùn)行穩(wěn)定，功能強(qiáng)大，能夠滿(mǎn)足絕大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的伺服驅(qū)動(dòng)器，其能夠搭配禾川系列電機(jī)進(jìn)行高精度，高速度，高強(qiáng)度的生產(chǎn)。

　　(1)EtherCAT協(xié)議：該方案采用支持EtherCAT總線(xiàn)通訊的X6EB伺服，以超五類(lèi)屏蔽網(wǎng)線(xiàn)或光纖

　　作為傳輸媒介，傳輸速率可達(dá)100Mbit/s(100base-TX)。不僅解決了傳統(tǒng)方案布線(xiàn)復(fù)雜，布線(xiàn)時(shí)間長(zhǎng)的痛點(diǎn)，更是保證了設(shè)備間的通訊高效和穩(wěn)定，具有極強(qiáng)的抗干擾性。

　　(2)高轉(zhuǎn)速：高轉(zhuǎn)速意味著高生產(chǎn)效率，方案中使用的伺服功率為100W~750W，搭配對(duì)應(yīng)功率的禾川高慣量X6 MH電機(jī)，其中100W電機(jī)最高轉(zhuǎn)速可達(dá)6500rpm/min，750W電機(jī)最高轉(zhuǎn)速可達(dá)6000rpm/min，將包膜機(jī)生產(chǎn)效率提高至6pcs/min。

　　(3)高精度：X6EB伺服實(shí)現(xiàn)了位置，速度和力矩的閉環(huán)控制，避免因定位不準(zhǔn)而導(dǎo)致產(chǎn)品良品率過(guò)低的問(wèn)題。禾川包膜機(jī)方案良品率高達(dá)99.5%，遠(yuǎn)高于行業(yè)普遍良品率98%，無(wú)褶皺，無(wú)壓痕，無(wú)翻邊，無(wú)損壞。

　　(4)超短掃描周期：本方案中掃描周期控制在2ms以?xún)?nèi)，確保設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中包膜精度達(dá)到±0.5mm，符合行業(yè)包膜精度。

　　(5)安全性：方案中使用的X6伺服均是帶STO功能的全功能機(jī)種，可保證操作人員人身安全，降低發(fā)生故障時(shí)對(duì)設(shè)備的損害。

　　1. 結(jié)束語(yǔ)

　　禾川包膜機(jī)方案控制系統(tǒng)適用性強(qiáng)，生產(chǎn)模式可分為調(diào)試，手動(dòng)，自動(dòng)三種，能夠根據(jù)客戶(hù)的不同需求以及產(chǎn)品的差異化進(jìn)行調(diào)整;支持配方功能，對(duì)于不同電池型號(hào)可以調(diào)用設(shè)置不同參數(shù)，方便型號(hào)切換生產(chǎn);采用禾川HCQ1控制器+X6EB伺服驅(qū)動(dòng)器+23位光編電機(jī)方案，確保高精度，高速度，高強(qiáng)度的生產(chǎn)。目前，禾川包膜機(jī)方案已在國(guó)內(nèi)多家規(guī)模較大的廠(chǎng)商身上得到驗(yàn)證，部分廠(chǎng)商已經(jīng)規(guī)模出貨。市面上的包膜機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)類(lèi)似，可按照本方案進(jìn)行復(fù)制。

　　鋰電行業(yè)在今后的發(fā)展中還會(huì)不斷的處于加速階段，禾川也將把握機(jī)遇，積極探索，為市場(chǎng)研發(fā)更高效的產(chǎn)品，為客戶(hù)提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，為鋰電行業(yè)的發(fā)展添磚加瓦。