Aplicación de la máquina cortadora de película en la industria de las nuevas energías: solución de corte longitudinal con separador de baterías de litio

Introducción: ¿Por qué es importante el corte?

En la estructura de las baterías de litio, el separador es una película delgada con una estructura microporosa ubicada entre los electrodos positivo y negativo. Su función principal es evitar cortocircuitos en el contacto entre los polos, permitiendo a la vez el libre paso de los iones de litio. Cualquier defecto en el separador, como rebabas, contaminación, arrugas o dimensiones incorrectas, puede provocar una reducción del rendimiento de la batería, autodescarga o incluso una fuga térmica (incendio y explosión).

Por lo tanto, como último proceso clave para cortar la película ancha en bruto en los rollos estrechos terminados requeridos, el nivel técnico de la máquina cortadora determina directamente el rendimiento, la consistencia de la calidad y la seguridad y el rendimiento de la batería final.

1. Características y desafíos del corte de los separadores de baterías de litio

Los separadores de baterías de litio (principalmente PP/PE o películas revestidas de cerámica) son materiales extremadamente difíciles de procesar, lo que plantea requisitos extremadamente altos para el proceso de corte:

1. Extremadamente delgado y frágil: el grosor del tabique suele ser de entre 5 y 20 μm (micras), que es más delgado que un cabello, y es muy propenso a tirarse, desgarrarse y arrugarse durante el proceso de corte.

2. Materiales de alto valor: El costo de los separadores representa entre el 10% y el 20% del costo total de la batería, y cualquier pérdida por corte significa una enorme pérdida económica.

3. Requisitos de limpieza extremadamente altos: Cualquier pequeña contaminación por polvo o residuos metálicos provocará un cortocircuito en la batería. El proceso de corte debe ser libre de polvo y con baja generación de polvo.

4. Precisión dimensional estricta: por lo general, se requiere que las tolerancias de ancho se controlen dentro de ±0,1 mm o incluso ±0,05 mm; de lo contrario, afectará la alineación del bobinado o la laminación de la celda posterior.

5. Calidad de bobinado perfecta: se requiere que el control de la tensión del bobinado sea extremadamente preciso, que la bobina esté ordenada y libre de movimiento, sin patrón de crisantemo y sin puntos duros, de lo contrario provocará un desenrollado deficiente y la deformación del diafragma.

2. La solución principal de la máquina cortadora separadora de baterías de litio profesional

Para abordar los desafíos mencionados, las modernas máquinas cortadoras de diafragma de alto rendimiento incorporan una gama de tecnologías y soluciones de vanguardia, que incluyen:

1. Sistema de control de tensión de alta precisión

Este es el alma de la máquina cortadora. El sistema utiliza un control de tensión de bucle cerrado completo y suele incluir:

• Control de tensión de múltiples etapas: desde el desenrollado, la tracción hasta el rebobinado, se divide en múltiples zonas de control de tensión independientes para una transición suave.

• Sensor de tensión de alta sensibilidad: monitorea y ajusta la tensión en tiempo real para evitar que las fluctuaciones de tensión provoquen que la membrana se estire o se relaje.

• Control de tensión cónica: con el aumento del diámetro del bobinado, la tensión se reduce automáticamente de forma lineal para garantizar la tensión constante de las capas internas y externas, evitando el "enrollado duro" y el "patrón de crisantemo".

2. Métodos de corte avanzados

• Material de la cuchilla: utilice cuchillas revestidas de diamante ultraduras y ultra afiladas o cuchillas de cerámica para garantizar cortes afilados, prolongar la vida útil y reducir la generación de polvo.

• Técnicas de corte:

Corte a tijera: El método más común. Las cuchillas redondas superior e inferior muerden con precisión, ofreciendo un buen efecto de corte, suavidad, sin rebabas y con menos polvo. El ángulo y la superposición de la herramienta deben ajustarse con precisión.

◦ Corte con cuchilla: se utiliza para diafragmas extremadamente delgados o con revestimiento especial con pérdida de herramienta más rápida y un control más fino.

3. Diseño limpio y sin polvo

• Estructura completamente cerrada: El cuerpo principal de la máquina está cerrado y mantiene una ligera presión positiva en el interior para evitar la entrada de polvo externo.

• Varilla de aire iónico integrada: elimina la electricidad estática en la superficie de la película antes y después del corte para evitar que se absorba el polvo.

• Sistema de eliminación de polvo en línea: equipado con un dispositivo de succión al vacío para aspirar el polvo generado por el corte en tiempo real cerca del borde de la cuchilla.

• Diseño antimetal: Los componentes de contacto críticos están hechos de materiales cerámicos o poliméricos para evitar que se generen virutas de metal por la fricción de metal con metal.

4. Sistema de guía y guiado de alta precisión (EPC)

• Instale sensores fotoeléctricos o CCD de alta precisión antes de desenrollar, cortar y enrollar para detectar la posición del borde de la película en tiempo real.

• El micromovimiento del rodillo o de todo el conjunto de dispositivos es impulsado por un sistema neumático o servo para garantizar que el rollo de película siempre se deslice a lo largo de una trayectoria predeterminada durante todo el proceso de corte, asegurando la consistencia del ancho de corte.

5. Sistema de control y conducción inteligente

• Accionamiento por motor multiservo: cada rodillo principal y carrete de retracción son accionados por servomotores independientes, con alta sincronización, velocidad de respuesta rápida y control preciso.

• Interfaz hombre-máquina HMI: El sistema de control de pantalla táctil integrado puede preestablecer, almacenar y llamar varios parámetros de proceso (como tensión y velocidad de diferentes especificaciones de diafragmas, etc.) para lograr un "cambio de producción con un solo clic".

• Registro de datos e integración MES: registre los datos de corte (largo, ancho, curva de tensión, etc.) de cada rollo de productos, rastree todo el proceso de producción y conéctese con el Sistema de ejecución de fabricación (MES) para cumplir con los requisitos de las fábricas inteligentes de la Industria 4.0.

6. Automatización y dispositivos auxiliares

• Sistemas automáticos de carga y descarga (AGVs/manipuladores): reducen la intervención manual y evitan golpes y contaminación.

• Interfaz integrada del sistema de detección de defectos en línea: se puede vincular con el sistema de inspección visual para encontrar defectos durante el proceso de corte y marcar o clasificar automáticamente.

• Sistema de etiquetado y pesaje: cada rollo de producto terminado se etiqueta automáticamente con información del producto y la longitud del metro se pesa y contabiliza automáticamente.

3. Breve descripción del proceso de corte

1. Alimentación: La bobina maestra (película ancha sin procesar) se coloca con precisión en el carrete de desenrollado mediante conducción o AGV.

2. Enhebrado de la película: enhebre de forma manual o semiautomática el cabezal de la película a través de una serie de rodillos guía, rodillos de tracción, correctores EPC y portaherramientas de corte.

3. Configuración de parámetros: seleccione o ingrese las especificaciones de este corte (ancho, largo, tensión, etc.) en la HMI.

4. Iniciar corte: El equipo funciona automáticamente según parámetros preestablecidos para completar el desenrollado con tensión constante, la corrección, el corte de precisión, la eliminación de polvo, el bobinado y otras acciones.

5. Descarga y embalaje: Una vez finalizado el corte, el equipo avisa y el operador o manipulador retirará la bobina terminada y la envasará al vacío (normalmente se lleva a cabo en una sala limpia de nivel 10.000) para evitar la absorción de humedad y la contaminación.

4. Tendencia de desarrollo

1. Más rápido y más eficiente: las velocidades de corte aumentan constantemente para satisfacer las crecientes demandas de capacidad del mercado.

2. Más inteligente y adaptable: se introducen algoritmos de IA para permitir que la máquina optimice y ajuste automáticamente parámetros como la tensión en función del estado en tiempo real de la película, como las fluctuaciones de espesor.

3. Integración: Está más estrechamente vinculado con el proceso de recubrimiento ascendente y el proceso de bobinado descendente para formar una línea de producción integrada.

4. Adecuado para separadores de nueva generación: se adapta a los requisitos de procesamiento de nuevos materiales, como separadores compuestos más delgados y membranas de electrolitos sólidos.

conclusión

En el contexto del vigoroso desarrollo de la industria de las nuevas energías, la cortadora de película ya no es un simple equipo de corte, sino un equipo de alta gama que integra maquinaria de precisión, control inteligente, procesamiento no destructivo y tecnología de limpieza. La solución de corte que ofrece el separador de baterías de litio es clave para garantizar la seguridad, la consistencia y la alta densidad energética de las baterías de iones de litio, impulsando directamente el progreso tecnológico y el desarrollo fiable de toda la industria de las nuevas energías. Elegir una cortadora de diafragma profesional de alto rendimiento y alta estabilidad es una decisión inevitable para cualquier fabricante de diafragmas de alta gama.