冯磊磊
贵州梅岭电源有限公司 贵州 遵义 563000
摘要：本文综合分析了锂离子类电池的自动套管基本工艺流程，并对其结构的优化设计，开展了深度的分析与研究。从能够从根本上了解与掌握锂离子类电池的自动套管基本工艺流程，能够通过对其结构不断地优化设计，提升锂离子类电池的自动套管整个工艺专业化水平，生产出最能够符合广大客户现实需求的锂离子类电池产品，促进我国锂离子类电池相关制造业的持续性发展。
关键词：锂离子电池；自动套管；工艺研究；优化设计
锂离子电池（Lithium ion battery），它主要是由锂合金或锂金属等为负极的材料，应用非水电性解质溶液的一类电池。锂离子类电池，并不含有一定金属态锂，且可充电。在一定程度上，锂离子类电池相比较于锂金属类电池具有较高的安全性及自放电率，在全球实现了广泛性的应用。
1、基本工艺流程分析
锂离子类电池，它主要分为方形与圆柱形两种。本次研究主要是以型号为18650圆柱形的锂离子类动力电池为基本研究对象，在它外壳紧紧包裹上一层特制塑胶的薄膜，在其电池端部位置放置绝缘性垫片自动的套管制作工艺。那么，为了确保锂离子类电池的自动套管制作工艺能够更好地满足于广大客户的现实兴趣，将电池裸品的上料至套管制作完毕全过程分成胶管的放料传递→套胶管→切胶管→胶管位置校正→垫片的放料传递→冲、取及放置垫片→热缩等各个制作工序。为了能够切实地实现全自动化的锂离子类电池套管，每个相邻的工序间有效衔接为该自动套管主要的制作工艺。那么，依据圆柱形的锂离子类电池自动套管制作过程存在着一定的差异，可将其全自动化套管设备制作工艺结构分为以下几个部分，即为电池的上料系统、传递胶管放料系统、垫片制作成型的输送系统、下料系统、生产系统等。它基本的工艺流程可分为：电池翻转、多工位的转盘、取及放置垫片、转盘搬运、电池与套管位置的校正等。
2、结构总体优化设计研
2.1 电池的翻转结构优化设计
电池翻转性机构为自动化加工及装配中的核心，属于自动化上料装置重要组成部分，主要的功能作用在于把锂离子类电池自水平状态逐渐转变为定向的排列竖直性状态，将电池运输至机床的夹具上进行制作生产。电池的翻转性机构把从上一道工序输送到电池的裸品经过翻转的转盘及压电池模块，传递至下一道工序多工位的转盘当中。依据众多的上料器基本特性，该上料器可分为连续式、升降式、槽轮式、摆动式、直线的往复式等。那么，为把电池逐个放置于多工位的转盘之上，需要求该上料的结构不仅应用实现电池单个的上料，还必须实现电池自横向的水平状态逐渐翻转至竖直性状态。该槽轮式的上料器内，所有槽口均可进行电池单个的上料。同时，伴随着该槽轮不停转动，该槽轮上每个槽口会从水平状态逐渐转变至竖直性状态，还可促使槽口内电池从水平状态逐渐转变成竖直性状态。电池的翻转性机构总体设计为槽轮式。在带动沟槽翻转该转盘进行旋转期间，其槽口会顺次地经过该压电池模块位置，单个的电池裸品可落入至槽口内，被槽口位置磁铁充分吸住。该电池伴随着转盘逐渐转动至竖直性状态，压电池模块逐渐向下运动，并将电池压入至多工位的转盘位置，可完成该工序流程。
2.2 多工位的转盘结构优化设计
多工位的转盘结构是锂离子类电池的自动套管重要的制作工艺，它连接的机构相对较多。运用多工位的分割器，连续性或间断性运行，在该输送料期间移动该工位，每个工位分别将上料及套胶管、切割胶管、冲及取垫片、放置垫片及加热等工序完成。基于本次研究中锂离子类电池的自动套管基本工作系统当中，有两个多工位的转盘。其与相关套胶管、上料及放置垫片等工序均要求着该电池在完成这些工序期间必须有停留一定时间，故要求其1号的多工位类转盘必须做间歇性运动。右侧转盘是2号的多工位类转盘，它与加热制作工序具有一定的衔接性。为确保电池均匀性地加热，则需要求转盘持续保持着连续性的运动状态。在这两个转盘之上均有电池的支撑性结构。当该1号的多工位类转盘运用是嵌入式的支撑性电池结构。
多工位类转盘之上电池逐渐运输至转盘位置，字啊该支撑性结构下部顶出的斜面块会逐渐将电池顶出，以确保电池可高效从转盘中搬运出来。
2.3 电池与套管的位置校正优化设计
锂离子类电池的自动套管实际位置的校正结构优化设计，它的基本用意在于能够更为精准地校正该电池在其转盘之上位置，方便于把该电池更为精准地放置于相应的位置当中，提升锂离子类电池整个自动套管的工艺水平。锂离子类电池的自动套管实际位置校正结构主要分为竖直性校正与周向性校正两种。该锂离子类电池自搬用的转盘出来之后，进入至周向性校正结构当中来校正该电池位置。那么，两个周向的导向轮均无需使用专门性动力的输入，在该锂离子类电池进入至自动化带动期间该导向轮会逐渐转动起来，导向轮内凹部分工会逐渐合于一体，可充分环绕于该电池空心的圆柱，在该导向轮逐渐形成的空心的圆柱，其下方支撑性电池结构为同心状态时，即可确保该电池与下方支撑性电池结构同心处于正确地位置当中。锂离子类电池的周向位置校正完成之后，便可进入到竖向的校正工序。竖向校正结构，它主要是用于校正锂离子类电池的自动套管，其在该电池上轴向的位置。在套有套管锂离子类电池接近于该结构时，在该结构当中倾斜的校正面会逐渐接触该套管，且往下压高出该电池精准位置部分套管，在该锂离子类电池已到达其竖向的校正结构平面的正下方位置期间，即可完成该道工序。
3、功能添加剂
3.1成膜添加剂
SEI膜的基本组成为有机锂盐（ROCO2Li等）和无机锂盐（Li2O、Li2CO3、LiF和LiOH等）。目前商业化的锂离子电池中均采用VC作为成膜添加剂，其还原电位高于EC、PC等，可以优先分解，在负极表面成膜。通过研究发现，电解液中的少量Li2CO3能抑制EC、PC等有机溶剂的分解，且有助于SEI膜的致密生长。发现三聚氟化乙烯在PC体系中，可以稳定SEI膜的形成，还是一种非常有效的电解液阻燃剂。
3.2防过充添加剂
根据防过充的作用原理，防过充添加剂可分为聚合型和氧化还原型。聚合型防过充添加剂的使用原理是，当电池内部电压达到一定值时，发生电聚合反应，释放气体，从而激活电流阻断设备（CID），且聚合产物会附在阴极表面，抑制电极进一步过充。常见的防过充聚合型添加剂有：联苯（BP）、苯乙烷（CHB）和三联苯（TP）。氧化还原型防过充添加剂的工作原理，是在过充时正负极之间发生循环氧化还原反应。把功能添加剂环乙基苯（CHB）与三（β-氯甲基）磷酸酯（TCEP）加入到1mol/LLiPF6/(EC+EMC+DMC，1:1:1)的电解液体系中，发现添加剂有很好的兼容性和协同作用，电池可承受150℃高温和1C/10V的过充。通过把5%CHB和二甲苯（DMB）添加剂加入到LiPF6/(EC+DEC+DMC，1:1:1)的电解液体系中，实验表明在CHB和DMB分别在4.70V、4.66V发生电聚合反应，聚合产物附在隔膜表面，阻止了过充时反应的进行。
3.3阻燃添加剂
锂离子电池在极端条件下使用时，也存在安全隐患。在电解液中加入高闪电、高沸点和不易燃的溶剂可达到阻燃的效果。把三-（2，2，2-三氟代乙基）亚磷酸盐（TTFP）加入到LiPF6电解液中，发现TTFP能与PF5发生较弱作用形成化合物，能显著提升锂离子电解质的燃烧性。
4、结语
综上所述，基于锂离子类电池的自动套管加工制作工艺极具复杂性，为了能够从根本上掌握锂离子类电池的自动套管基本工艺流程，并对其结构进行科学地、合理地优化设计，就需广大专业性技术人员积极投身于实践研究当中，以积累更多的实践经验，以不断提升锂离子类电池的自动套管整体工艺专业化水准，推动锂离子类电池相关生产企业在新时期的进一步发展。
参考文献：
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