巻取り機とスタッキング機: バッテリー メーカー ガイド

著者: ダニー・ファン博士

TOBニューエナジー CEO兼研究開発リーダー

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概要と重要なポイント

50Ah を超える大容量の角型セルやパウチ型セルの場合、Z- 折りスタッキングが優れた製造プロセスです。従来の巻線方法と比較して、内部抵抗が大幅に低くなり、容積スペースの利用率が高くなります。

• スペース使用率:スタッキングによりセル ケーシングの最大 98% が充填され、巻かれたゼリー ロールに特有の「デッド コーナー」空隙が完全に排除されます。
• 内部抵抗:スタック型セルはマルチタブの並列接続を備えており、インピーダンスを最大 15% 削減し、急速充電時の発熱を最小限に抑えます。{0}
• 機械的応力:スタッキングにより、巻回セルを悩ませる深刻な曲げ半径の問題が解消され、電極の微細な亀裂が防止されます。-
• 生産速度:純粋な生産量（円筒形または小さな角形セルに最適）に関しては、巻線が依然として重要ですが、最新の連続スタッキング機械は効率の差を急速に埋めつつあります。

フック

高速ワインダーを使用して角形セルの設計を 100Ah にスケールしました。-プロトタイプをテスターに​​置きます。内部抵抗は屋根を通ります。 50 サイクル後には、ケーシングの角が目に見えて膨らんでいます。なぜ？電極を限界点まで伸ばしてしまったからです。生産マネージャーは巻き上げのスピードが大好きです。しかし、物理学では 1 分あたりの単位は考慮されません。生産能力を拡張するときは、製造プロセスも適応させる必要があります。推測するのはやめてください。これがエンジニアリングの現実です。

曲げの物理学: 曲がりくねったボトルネック

巻き上げが速い。それは継続的です。これは、18650、21700、および 4680 円筒形セルの誰もが認めるチャンピオンです。しかし、これを大型の角柱セルやパウチセルに適用すると、重大な機械的欠陥が生じます。

巻きジェリーロールでは、内側の巻き部分の曲げ半径が外側の巻き部分よりも大幅に小さくなります。

失敗のシナリオ:250 µm の厚い NMC カソードを細い 2 mm のセンターピンに巻き付けると、外側のコーティング層が伸びます。内側の層が圧縮されて曲がります。活物質に亀裂が入り、裸のアルミニウム集電体が露出します。高 C- レートのサイクル中に、リチウムはこれらの微細な亀裂に直接メッキされます。セルは 100 サイクルに達する前に致命的な内部短絡に見舞われます。それは工場の現場で時を刻む時限爆弾です。

積み重ねられた利点: ストレスゼロ、純粋なパワー

Z-折りたたみスタッキングマシンは形状を完全に変更します。電極を個別のシートに切断し、連続したセパレーターと交互に織ります。

電極は完全に平らな状態を保ちます。曲げ応力ゼロ。角割れゼロ。さらに、各カソード層とアノード層にはそれぞれ独自のタブが平行に溶接されているため、電子の移動距離は信じられないほど短くなります。これは、内部抵抗 (IR) が大幅に減少することを意味します。高速 EV セルや大規模なエネルギー貯蔵システム (ESS) を構築している場合、スタッキングは交渉の余地がありません。-

エンジニアリングに関する洞察:高速スタッキング中のエッジの位置合わせに苦労していますか?{0}}アノードの位置がずれているとカソードを覆うことができず、端に瞬時にリチウムメッキが施されてしまいます。レーザーガイドによる CCD 視力補正が必要です。-当社の正確な光学調整仕様を入手するには、TOB New Energy にお問い合わせください。自動 Z- 折りスタッキングマシンのサプライヤーシステム。

A vs B: スタッキングとワインディングの決定マトリックス

新しい生産ラインの大量調達を計画している購買ディレクターやエンジニアにとって、これはベースライン マトリックスです。

あなたの化学反応に合わせた機器

間違ったセル形式でプロセスを強制することはできません。

家庭用電化製品やドローン用の小型 5Ah パウチセルを製造している供給工場の場合、巻線は非常に費用対効果が高くなります。-私たちの産業用バッテリー巻線機メーカーラインは、薄い電極にかかる曲げ応力の多くを軽減するアクティブ張力制御を備えています。

ただし、全固体電池や超厚いシリコン陽極に移行する場合は、積層することが唯一の道です。-固体電解質は硬いです。破損せずに巻くことはできません。

スケールアップする準備はできていますか?

巻き付けるか積み重ねるかの選択により、工場全体のレイアウト、ドライ ルームのサイズ、下流のレーザー溶接要件が決まります。この決定を独断で下さないでください。中国のベテランターンキープロバイダーとして、TOB New Energyの供給が完了リチウム-電池のターンキー製造ライン ソリューション。当社はお客様のセルの化学的性質、目標容量、予算を分析して、お客様が必要とする正確な生産ラインを設計します。直接の卸売機器の見積もりの​​ために、今すぐセルの設計図をお送りください。

よくある質問（よくある質問）

Q1.大容量EVバッテリーにはどのプロセスが適していますか?

スタッキング。絶対に。 50Ah を超えるセルの場合、Z- 折りたたみスタッキング プロセスにより優れた熱放散が実現され、内部抵抗が大幅に低下し、しっかりと巻かれたゼリー ロールに伴う機械的電極の亀裂が防止されます。

Q2.積み重ねるプロセスは巻き取るプロセスよりも時間がかかりますか?

はい、歴史的に。標準的な巻線機は数秒でセルを完成させることができます。しかし、その差は縮まりつつある。一流メーカーの最新の高速ロータリー スタッキング マシンは、電極シートあたり 0.5 秒を超えることができるようになり、大量生産に非常に適しています。

Q3.パウチセルの巻取り機は使用できますか?

はい。家庭用電化製品で使用される低容量パウチ電池（通常 10Ah 未満）の場合、フラット-マンドレル巻きが業界標準です。高速かつ効率的です。機械的応力の問題は、電極を厚くし、セルの設置面積を大きくする場合にのみ重要になります。