关于全自动锂电池卷绕机的设计分析

黄振奎

（广东利元亨智能装备股份有限公司，广东 惠州 516000）

随着科技的快速发展，许多行业在生过程中都实现了全自动化，同时全自动化生，可以提高生产效率，并且能够减少生产过程中，因为人工操作失误而引起的故障，确保生产的安全性。锂电池生产是一项对技术要求较高的工作。

在锂电池生产过程中，如果采用半自动卷绕机，将其作为生锂电池电芯的设备，具体生产过程中，则需要通过人工方式，将生产中采用的极片放入到生产设备中，这种生产方式不仅会降低锂电池生的整体效率，而且容易对生产过程中采用的极片造成污染，会对最终生的锂电池的性能造成影响。可见，加强全自动锂电池卷绕机的设计研究意义重大。

1 锂电池的生产

锂电池因为具有良好的性能，因此，得到了广泛应用。但是，锂金属是一种化学性质十分活泼的金属，对其进行加工、保存、应用对环境有着较高要求，这也就增加了锂电池的生产难度。

我国在锂电池生产上，无论是在生产技术，还是在生产设备上与国家发国家相比都存在一定差距，这也导致我国锂电池生产水平落后与国外发达国家。

过去一段时间，我国在锂电池生产过程中采用两工位 、两卷绕头的半自动卷绕机，这种生产设备在应用过程中，需要人工进行极片添加，在实际生产期间，不仅生产效率低，而且最终生的锂电池的性能差，而如果采用全自动锂电池电芯卷绕机进行锂电池生，则可以提高生产效率，提升最终生产的锂电池的性能，为人们提供更加高质量的锂电池，从而满足人们的应用需求。

2 全自动锂电池电芯卷绕机作业过程

第一，在具体生产过程中，正、负极片料卷以及隔膜料卷自动放料，需要人工对放料进行干预，各个料带都会逐次进到卷绕部，在举输送过程中，为了确保输送的稳定性，以及生产过程中采用各项材料的性能都不会受到影响，整个过程中要经过张力控制、除静电、除尘，并且要对极片可能出现的偏差进行纠正，检测好各项材料的性能。

第二，通过对引导轮和极片导送机构的作用，使正、负极片料卷以及隔膜料进入到生产设备中的卷绕部，进入卷绕部时，正、负极和隔膜的具体位置对了锂电池在具体应用过程中的安全性会产生直接影响，实际生产作业过程中，卷绕膈膜必须能够将电极完全包住，避免锂电池中的正极和负极出现短路现象，对锂电池的性能造成影响，导致其作用无法得到发挥。

卷绕部有3个工位，包括3个卷绕头，在生产锂电池过程中，应当依次完成卷绕、贴胶、下料作业，各项作业的质量都达到要求标准，不得存在作业达不到要求标准情况，以免对最终生产的锂电池的性能产生不良影响。完成卷绕作业后，电芯成品有由下料机械手在下料工位取下，并且要对其是否存在短路情况进行检测，再送到传输装置，通过光电传感器器计数后，利用输送带完成所有成品的输送，将其运输到成品箱中，如果检测到质量存在问题的成品，则应当将其剔除，其应当被输送到次品箱中。

3 全自动卷绕机总体结构设计

3.1 输送部件设计

输送正、负极片和隔膜的装置由多项装置共同工程，具体结构如下。

（1）放卷及纠偏装置

正 、负极片料卷及隔膜料卷的放卷架采用的为单悬臂双支承结构，该结构在具体运行过程中，驱动采用的为交流伺服电机，作业过程中，可以自主放卷，并且在整个结构中设置了伺服系自动纠偏结构，通过对结构的应用，完成对生产过程中可能会出现的偏斜问题纠正，有效避免了实际生产过程中，由于偏斜问题而引起的质量问题。

（2）控制张力位置

该装置主要有张力摆臂、编码器、过渡轮等多项结构共同构成，每一项结构的性能对会对装置最终的性能产生直接影响，因此，对控制张力装置来说，必须要保证装置中每一项结构性能都能够达到应用的要求标准。

控制张力装置中的各项结构完成对摆臂位置偏移闭环控制，这种控制方式，能够实现恒张力控制，对于具体生过程中的张力，可以在人机界面上进行设定，并且可以完成对具体张力大小的有效调节，为生产的顺利进行提供保障。

（3）过程纠偏装置

该装置主要由有两个部门构成分别为检测结构和执行结构，在作业过程中，通过光电传感器对极片基准边缘进行检测，通过该方式，对生产期间极片是发生了偏移进行确定，再利用控制执行结构完成片发生的偏移记性调整，确保生产质量能够达到要求标准。

（4）送极片装置

通过对伺服电机驱动的应用，可以时极片可以被准确的导入到卷绕部，并且可以完成极片在极片导送结构上具体位置的确定，在该期间也可以自动补偿。

（5）除尘装置

通过旋转毛刷的应用完成相应清理工作，同时，对于极片上的灰尘的去除则采取负压吸收方式进行。

3.2 卷绕部件

该部件采用三卷绕头、三工位运行方式，单向气动拨针、卷针及三工位转盘均由交流伺服电机驱动，实现运动过程的闭环控制。完成卷绕作业后，通过高寿命剪刀对正负极片和隔膜进行启动裁切。

3.3 终止胶带送进装置

胶带卷采用被动放卷方式，由气缸完成开卷、压紧端头和进行裁切，胶带卷绕长度可按要求设定。

3.4 下料机械手及检测装置

采用气动机械手夹持电芯并回转下料，在下料机械手的翻转过程中同时实现 电芯成品的短路检测。

3.5 成品电芯输送部件

采用皮带轮断续输送，与整机的生产节拍一致，输送带水平布置，合格品、不良品检测后进 行分检收集 。

4 结语

锂电池生产是一项复杂工作，在具体生产过程中要采用先进的生设备，采用全自动锂电池卷绕机进行锂电池生产，可以使生产过程中遇到的各项问题都能够得到解决，并且可以生产效率，但是，目前我国在全自动锂电池卷绕机设计方面取得成绩十分有限，因此，要加强相应的分析工作。