ประสิทธิภาพการผลิตและผลผลิตของแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดใหญ่ในปัจจุบันยังค่อนข้างต่ำ และยังคงมีปัญหาในกระบวนการต่อไปนี้ในการบรรลุการผลิตจำนวนมากที่มีประสิทธิภาพสูง:
1) การขึ้นรูปแบบแท็บเต็ม: ความยากอยู่ที่การควบคุมความแม่นยำและความแข็งแรงในการราบเรียบ เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อตัวสะสมปัจจุบันหรือการเกิดเศษฝุ่น ฯลฯ
2) แผ่นสะสมและขั้วต่อโพสต์: ความยากลำบากอยู่ที่ข้อกำหนดสูงสำหรับการควบคุมความแม่นยำในการเชื่อม การควบคุมการเจาะ และการควบคุมแรงดัน และต้องหลีกเลี่ยงทั้งการเชื่อมปลอมและการเจาะทะลุ
3) การเชื่อมแบบซีล: ความยากอยู่ที่การเบี่ยงเบนของระนาบอ้างอิงภายใต้สภาวะความเร็วสูง ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำในการเชื่อม จุดที่เป็นปัญหาหลักคือชั้นชุบนิกเกิลหลุดออกระหว่างการเชื่อมทำให้เปลือกเกิดสนิม
4) การม้วน: ปัญหาหลักคือความเสี่ยงที่ไม่สามารถควบคุมได้จากการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของแท็บในระหว่างการตัด การม้วน การขนย้าย และการม้วน ปัญหาอยู่ที่การควบคุมแบบบูรณาการของการควบคุมด้วยเลเซอร์และระบบอัตโนมัติที่มีความแม่นยำ หลังจากรวมกระบวนการไดคัทและการม้วนเข้าด้วยกัน เช่นเดียวกับการปรับปรุงคุณภาพการตัดแบบดึงและความแม่นยำในการจัดแนวการม้วนผ่านการควบคุมวงปิดแบบเรียลไทม์
5) การเติมอิเล็กโทรไลต์: เนื่องจากอัตราการใช้พื้นที่ภายในของกระบอกสูบขนาดใหญ่นั้นสูงกว่า ความเค้นภายในจึงแข็งแกร่งขึ้น ซึ่งสามารถนำไปสู่ปัญหาได้ง่าย เช่น ความยากในการแทรกซึมของอิเล็กโทรไลต์และประสิทธิภาพการเติมอิเล็กโทรไลต์ต่ำ
1. ความยากและแนวทางแก้ไขของกระบวนการขึ้นรูปแบบเต็มแท็บ
ในระหว่างกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดใหญ่ เพื่อหลีกเลี่ยงรอยขีดข่วนบนผนังด้านในของกระป๋องแบตเตอรี่โดยแท็บเมื่อใส่เซลล์แบตเตอรี่ลงในกระป๋อง และเพื่อให้แน่ใจว่าผลการเชื่อมของแท็บแบตเตอรี่และแผ่นสะสม จำเป็นต้องมีกระบวนการขึ้นรูปแบบเต็มแท็บ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ใช้กระบวนการแบบแท็บเต็ม จำนวนแท็บแบตเตอรี่จึงมีขนาดใหญ่ และกระบวนการขึ้นรูปแบบเต็มแท็บจึงมีความต้องการสูง โดยหลักๆ แล้ว:
1) ความเร็วของการขึ้นรูปแท็บเต็มเร็วเกินไป และอิเล็กโทรดสามารถหมุนออกด้านนอกได้ง่าย
2) หากกระบวนการขึ้นรูปแท็บเต็มไม่ได้รับการควบคุมอย่างดี จะเกิดฝุ่นได้ง่าย
3) ค่าความเค้นวิกฤตของโครงสร้างตัวสะสมต่ำ ส่งผลให้ตัวสะสมเสียหายในระหว่างกระบวนการสร้างรูปร่าง
2. ปัญหาและแนวทางแก้ไขสำหรับกระบวนการเชื่อมแผ่นสะสม
เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นจุดคอขวดของผลผลิตและประสิทธิภาพการผลิตของแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดใหญ่ที่มีแถบเต็ม ส่วนใหญ่จะอยู่ในการเชื่อมแผ่นสะสม การเชื่อมหลังเทอร์มินัล และการเชื่อมแบบปิดผนึก ความยากในการเชื่อมแผ่นสะสมและแถบแบตเตอรี่คือ:
1) ส่วนขอบ "ว่าง" ที่ไม่เคลือบนั้นสั้นมากและข้อกำหนดในการควบคุมความแม่นยำและอุณหภูมิสูงในการเชื่อมนั้นสูง ในทางเทคนิค จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงทั้งการเชื่อมด้วยความเย็นและการเจาะทะลุ และเพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรของแบตเตอรี่ที่เกิดจากการหดตัวเนื่องจากความร้อนของตัวคั่น หรือการพังทลายของน้ำกระเซ็นเนื่องจากอุณหภูมิในการเชื่อมที่เพิ่มขึ้น
2) ปัญหาหน้าต่างกระบวนการแคบสำหรับการเชื่อมแผ่นสะสมทองแดง
แนวทางแก้ไขหลักคือ:
1) ปรับปรุงความสามารถในการเชื่อมของวัสดุแผ่นสะสม เช่น การออกแบบความหนาที่เหมาะสม การรักษาพื้นผิว ฯลฯ
2) การปรับปรุงเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์
3) การปรับปรุงเทคโนโลยีการตรวจจับออนไลน์เพื่อคุณภาพการเชื่อมด้วยเลเซอร์
3. ความยากและแนวทางแก้ไขสำหรับกระบวนการเชื่อมหลังขั้ว
ความยากของกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่ขั้วต่อโพสต์ส่วนใหญ่อยู่ที่ขั้วของโพสต์มีความหนาและต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการเจาะทะลุขั้วของโพสต์ แผ่นสะสมมีความบางซึ่งทำให้ควบคุมพลังงานในระหว่างกระบวนการเชื่อมได้ยากและง่ายต่อการเชื่อมผ่านแผ่นสะสม
แนวทางแก้ไขหลักคือ:
1) การออกแบบเฉพาะของเสา เช่น การควบคุมความหนา และการรักษาวัสดุพื้นผิว
2) การปรับปรุงการควบคุมพลังงานเลเซอร์และความแม่นยำในการเชื่อม
3) การปรับปรุงเทคโนโลยีการตรวจจับออนไลน์เพื่อคุณภาพการเชื่อมด้วยเลเซอร์
4. ความยากและแนวทางแก้ไขในการเชื่อมแบบซีล
ความยากของการเชื่อมแบบซีลอยู่ที่: การควบคุมความแม่นยำและคุณภาพการเชื่อมภายใต้สภาวะการหมุนด้วยความเร็วสูง
ในเวลาเดียวกัน การเชื่อมด้วยเลเซอร์อาจทำให้ชั้นชุบนิกเกิลของเปลือกเสียหายได้ง่าย ส่งผลให้เปลือกเกิดสนิม
สำหรับเปลือกที่มีผนังบาง จำเป็นต้องตรวจสอบทั้งความแข็งแรงในการเชื่อมและประสิทธิภาพการปิดผนึกของเซลล์แบตเตอรี่ และการควบคุมความแม่นยำในการเชื่อมจะสูงขึ้น
แตกต่างจากแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดเล็ก แบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดใหญ่มีความแข็งแรงของกระป๋องต่ำกว่า มีอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่มากกว่า และมีแรงดันภายในสูงกว่า ซึ่งทำให้มีความต้องการความต้านทานแรงดันและความเสถียรของพอร์ตที่สูงขึ้น
นอกเหนือจากการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการเชื่อมแล้ว การเชื่อมแบบซีลยังสามารถเพิ่มประสิทธิภาพวัสดุแบตเตอรี่ เช่น เปลือกและอิเล็กโทรไลต์ เพื่อลดแรงดันภายในของแบตเตอรี่หรือปรับปรุงความต้านทานสนิมของเปลือก เพื่อลดการเชื่อมที่ไม่ดีและปรับปรุงความเสถียรของการเชื่อม ผล.
5. ความยากและแนวทางแก้ไขสำหรับการจัดตำแหน่งที่คดเคี้ยว
เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดเล็ก เส้นผ่านศูนย์กลางของแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดใหญ่เกือบสองเท่า ในแง่ของการพันขดลวดอิเล็กโทรด ปัญหาหลักคือความเสี่ยงที่ไม่สามารถควบคุมได้จากการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของแถบแบตเตอรี่ในระหว่างการตัด การม้วน และการขนส่ง ความยากอยู่ที่การควบคุมแบบบูรณาการของการควบคุมด้วยเลเซอร์และระบบอัตโนมัติที่มีความแม่นยำ หลังจากรวมกระบวนการไดคัทและการม้วนเข้าด้วยกัน และการปรับปรุงคุณภาพการตัดหูเสาและความแม่นยำในการจัดตำแหน่งการม้วนผ่านการควบคุมวงปิดแบบเรียลไทม์
แนวทางแก้ไขหลักคือ:
1) การใช้วิธีการผลิตแบบผสมผสานในการตัดและม้วนด้วยเลเซอร์เพื่อลดความเสี่ยงของการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของแถบแบตเตอรี่ในเส้นทางการขนส่ง
2) ปรับวัสดุให้เหมาะสมเพื่อลดข้อผิดพลาดของวัตถุดิบ เช่น อิเล็กโทรด และลดข้อบกพร่องในการผลิตของขดลวด
3) เสริมสร้างระบบการตรวจจับ ตรวจสอบความหนาของวัสดุที่เข้ามาของอิเล็กโทรดแต่ละอัน ระยะห่างระหว่างแท็บแบตเตอรี่ ฯลฯ ในแบบเรียลไทม์ และป้อนกลับไปยังเครื่องม้วนส่วนหลัง เพื่อให้สามารถปรับความแม่นยำที่สอดคล้องกันได้ จึงช่วยปรับปรุง ความแม่นยำในการจัดตำแหน่งของเครื่องม้วน
6. ความยากและวิธีแก้ปัญหาสำหรับการแทรกซึมของอิเล็กโทรไลต์
ความยากของการแทรกซึมของอิเล็กโทรไลต์ก็เป็นหนึ่งในปัญหาในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดใหญ่เช่นกัน เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดเล็ก อัตราการใช้พื้นที่ภายในของแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดใหญ่จะสูงกว่า และเนื้อหาของวัสดุออกฤทธิ์ (ขั้วบวกและขั้วลบ) ภายในแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงาน อย่างไรก็ตาม พื้นที่ภายในที่กะทัดรัดของเปลือกทำให้อิเล็กโทรไลต์มีความหนืดสูงขึ้น ซึ่งช่วยลดความสามารถในการเปียกของอิเล็กโทรไลต์ได้อย่างมาก นอกจากนี้ การขยายตัวภายในของแบตเตอรี่ทรงกระบอกจะบีบผนังด้านในของชิ้นส่วนโครงสร้าง ซึ่งจะทำให้การสัมผัสที่มีประสิทธิภาพจริงระหว่างชิ้นส่วนขั้วไฟฟ้ากับอิเล็กโทรไลต์ลดลง ซึ่งจะส่งผลต่อวงจรและความจุของแบตเตอรี่ในภายหลัง
การแก้ปัญหาสามารถทำได้โดย:
1) ปรับสูตรอิเล็กโทรไลต์ให้เหมาะสม
2) ใช้การฉีดโพรงรูประฆัง
3) เพิ่มแรงดันสุญญากาศและรอบการสลับอย่างเหมาะสม ฯลฯ เพื่อปรับปรุงผลการแทรกซึมของอิเล็กโทรไลต์ และลดระยะเวลาการแทรกซึม
