Máquina selladora al vacío secundaria vertical para desgasificación y sellado final de celdas tipo bolsa

Máquina de sellado al vacío secundario vertical para desgasificación y sellado final de celdas tipo bolsa | TOB-LFVHS-200

Descripción general del producto y aplicaciones ideales

La TOB-LFVHS-200 es una máquina de sellado al vacío secundario vertical para celdas de iones de litio tipo bolsa. Realiza el proceso de sellado final al vacío secundario, comúnmente conocido como desgasificación y sellado final, en el cual una celda tipo bolsa que ha completado su formación se coloca verticalmente, se perfora para liberar el gas generado dentro de la celda y se sella térmicamente al vacío para cerrar la bolsa. El proceso elimina el gas interno producido durante la formación y vuelve a sellar la celda, completando el cerramiento que protege la celda durante el resto de su vida útil.

La máquina está construida alrededor de una cámara de vacío que sostiene la celda durante el ciclo de perforación y sellado. La cubierta de la cámara es accionada por un cilindro y guiada por bujes de guía lineal, por lo que se cierra con un movimiento flexible y preciso, manteniendo el requisito de sellado de la cámara. En el interior, los cabezales de sellado izquierdo y derecho, fabricados en cobre para una transferencia de calor eficiente y un menor consumo de energía, son accionados por cilindros guiados por dos bujes de guía lineal, lo que mantiene preciso el movimiento de los cabezales y preserva el paralelismo del borde sellado después del sellado. La presión de los cabezales de sellado izquierdo y derecho se ajusta de forma independiente mediante válvulas reguladoras de presión, lo que permite ajustar los parámetros de sellado según los diferentes requisitos del proceso.

Se integra una función de perforación automática en la máquina, de modo que la bolsa de gas de la celda se abre dentro del mismo ciclo que la operación de sellado. El nivel de vacío alcanza ≤ -96 kPa (la bomba de vacío es proporcionada por el comprador). La temperatura del cabezal de sellado es ajustable desde temperatura ambiente hasta 250 °C con una precisión de control de temperatura de ± 1,5 °C, la presión de sellado térmico es ajustable de 0 a 7 kg/cm² y el tiempo de sellado térmico es ajustable de 0 a 99 segundos. El ancho del borde de sellado es de 5 ± 0,4 mm (según los requisitos del cliente), el tamaño máximo del borde de sellado es de 200 mm y la máquina es compatible con celdas tipo bolsa con un rango de espesor de sellado de 60 a 300 µm, manteniendo la diferencia de espesor de sellado entre dos puntos por debajo de 15 µm.

La TOB-LFVHS-200 está controlada por un sistema PLC. La cámara está fabricada en aleación de aluminio para ofrecer resistencia a la corrosión y rigidez estructural, y su construcción compacta y ligera (95 kg) hace que la máquina sea fácil de instalar e integrar en una línea de producción o línea piloto de celdas tipo bolsa existente. La máquina se adapta a diferentes especificaciones de batería, y el cambio entre formatos es sencillo y cómodo de ajustar.

Ideal para:

• Fabricantes de celdas tipo bolsa que llevan a cabo el paso de sellado final al vacío secundario después de la formación, en líneas de producción y líneas piloto de celdas planas sin cilindros.
• Laboratorios de I+D de baterías que desarrollan diseños de celdas tipo bolsa, donde los parámetros de desgasificación y sellado final deben ajustarse y verificarse.
• Productores piloto y de lotes pequeños de celdas tipo bolsa para aplicaciones de consumo, energía o especializadas que requieren una estación de sellado compacta e independiente.
• Cualquier operación de producción que necesite liberar el gas de formación de una celda tipo bolsa y cerrar la bolsa al vacío con temperatura, presión y tiempo controlados.

¿Necesita confirmar si el ancho del borde de sellado, el rango de espesor de la celda y el área de sellado de la TOB-LFVHS-200 coinciden con el formato de su celda tipo bolsa? Póngase en contacto con nuestros ingenieros de procesos de celdas tipo bolsa con el plano de su celda.

Dónde encaja el sellado al vacío secundario en la producción de celdas tipo bolsa

En la secuencia de fabricación de celdas tipo bolsa, el paso de sellado al vacío secundario sigue a la formación. La ruta del proceso es:

• Fabricación de electrodos y apilado o bobinado, produciendo el conjunto de electrodos.
• Formado de la bolsa e inserción del apilado de electrodos en el bolsillo de película laminada de aluminio.
• Sellado del lado superior, cerrando la bolsa alrededor de las pestañas.
• Llenado de electrolito y pre-sellado.
• Formación, durante la cual los primeros ciclos de carga-descarga forman la capa SEI y generan gas dentro de la bolsa.
• Sellado al vacío secundario: la celda se coloca verticalmente, la bolsa de gas se perfora al vacío para liberar el gas de formación y la bolsa se sella térmicamente; este es el paso realizado por la TOB-LFVHS-200.
• Recorte final, plegado y conformado, clasificación y prueba de la celda terminada.

La importancia de este paso radica en lo que el gas le hace a la celda. El gas generado durante la formación se acumula en el espacio superior de la bolsa. Si no se elimina, el gas reduce el contacto entre el apilado de electrodos y el electrolito, crea regiones secas locales, aumenta la resistencia interna y hace que la bolsa se hinche, todo lo cual degrada la capacidad y la vida útil del ciclo. La operación de perforación crea una abertura controlada a través de la cual escapa el gas cuando se evacua la cámara, y la operación de sellado térmico cierra la bolsa antes de que la celda salga de la cámara. Debido a que el sellado se realiza al vacío, el sello terminado se forma sin gas atrapado en el borde sellado.

La TOB-LFVHS-200 ejecuta las funciones de perforación y sellado en una sola máquina, por lo que la celda permanece posicionada en la cámara durante todo el ciclo. Esto reduce la manipulación entre dos operaciones separadas y mantiene estable la posición de la celda entre los puntos de perforación y sellado.

Cómo funciona la TOB-LFVHS-200

La secuencia operativa de la TOB-LFVHS-200 está organizada en torno a la colocación vertical de la celda tipo bolsa:

• Colocación de la celda:La celda tipo bolsa se coloca en la máquina en orientación vertical, posicionada con la bolsa de gas y el borde de sellado alineados con las zonas de perforación y sellado.
• Cierre de la cámara:La cubierta de la cámara, accionada por un cilindro y guiada por bujes de guía lineal, se cierra sobre la celda. El movimiento guiado mantiene la cubierta precisa y mantiene el requisito de sellado de la cámara.
• Vacío:La cámara se evacua a ≤ -96 kPa. La bomba de vacío es proporcionada por el comprador.
• Perforación:La función de perforación automática abre la bolsa de gas de la celda, de modo que el gas generado durante la formación se libera de la celda bajo la condición de vacío.
• Sellado térmico:Los cabezales de sellado de cobre izquierdo y derecho se cierran sobre el borde de sellado. La temperatura del cabezal (temperatura ambiente a 250 °C, ajustable), la presión de sellado (0 a 7 kg/cm², ajustable por lado a través de las válvulas reguladoras de presión) y el tiempo de sellado (0 a 99 s, ajustable) se establecen de acuerdo con la película de la bolsa y los requisitos del proceso. Los cabezales accionados por cilindros, guiados por dos bujes de guía lineal, preservan el paralelismo del borde sellado.
• Finalización del ciclo:Después de que transcurre el tiempo de sellado, los cabezales se liberan, la cámara se abre y se retira la celda sellada. La velocidad de trabajo alcanza ≥ 180 veces por hora, con un consumo de aire de aproximadamente 0,2 L de aire comprimido por ciclo de sellado.

El sistema de control es un PLC, y los parámetros de sellado se establecen para cada formato de celda. Debido a que el ancho del borde de sellado se produce según los requisitos del cliente (5 ± 0,4 mm en la especificación estándar) y la máquina se adapta a celdas con un tamaño de sellado máximo de 200 mm, el ajuste entre diferentes formatos de bolsa es sencillo.

Características de ingeniería clave de la TOB-LFVHS-200

• Cabezales de sellado de cobre para una transferencia de calor eficiente- Los cabezales de sellado están hechos de cobre, lo que ofrece una alta conductividad térmica. El resultado es una transferencia de calor eficiente al borde de sellado, un menor consumo de energía y un tiempo más corto para alcanzar la temperatura de sellado: un diseño que mejora la eficiencia de trabajo y reduce el consumo de energía en comparación con los cabezales de sellado de materiales de menor conductividad.
• Regulación de presión independiente en los cabezales izquierdo y derecho- La presión de los cabezales de sellado izquierdo y derecho se regula mediante válvulas reguladoras de presión, por lo que cada lado puede ajustarse a los requisitos del proceso. Este ajuste independiente admite las diferentes condiciones de sellado que pueden existir a lo largo del borde de sellado de una celda tipo bolsa.
• Cabezales accionados por cilindros con casquillos de guía lineal dobles- Ambos cabezales de sellado son accionados por cilindros y guiados por dos casquillos de guía lineal. El movimiento guiado es flexible y preciso, lo que mantiene el paralelismo del borde sellado después del sellado: un requisito de calidad clave para el sellado final, ya que un borde desigual afecta tanto a la resistencia del sellado como a la apariencia de la celda terminada.
• Función de perforación automática- La máquina está equipada con una función de perforación automática, por lo que la bolsa de gas de la celda tipo bolsa se abre automáticamente como parte del ciclo de sellado. Tener la perforación y el sellado integrados en una sola máquina reduce la manipulación de la celda entre dos operaciones.
• Cubierta de cámara accionada por cilindro con movimiento guiado- La cubierta de la cámara es accionada por un cilindro y guiada por casquillos de guía lineal. El movimiento guiado preciso preserva el requisito de sellado de la cámara, que es la base para alcanzar y mantener el nivel de vacío durante el ciclo.
• Compatibilidad con diferentes especificaciones de celdas- El TOB-LFVHS-200 se adapta a diferentes especificaciones de baterías, y el ajuste para un nuevo formato es sencillo y conveniente. Combinado con la temperatura, presión y tiempo de sellado ajustables, esto hace que la máquina sea adecuada para la producción de múltiples formatos y trabajos de desarrollo.
• Sistema de control PLC- La máquina está controlada por un PLC, que proporciona el control de secuencia para las operaciones de cámara, vacío, perforación y sellado, así como el ajuste de parámetros para el proceso de sellado.
• Cámara de aleación de aluminio y construcción compacta- La cámara está hecha de aleación de aluminio, que es resistente a la corrosión y proporciona rigidez a la estructura, protegiendo los componentes internos del entorno del proceso. La máquina es compacta y de construcción ligera (un tamaño total de L600 mm x A460 mm x H600 mm y un peso de 95 kg), por lo que puede instalarse en una planta de producción o en un laboratorio sin un impacto significativo en el espacio del suelo. El TOB-LFVHS-200 es fácil de operar y tiene un diseño exterior limpio.

Parámetros técnicos principales

Marcas de componentes eléctricos y estándar principales

Nota: Por razones de plazo de entrega, el proveedor tiene derecho a seleccionar componentes de otras marcas de grado equivalente según el suministro del mercado, sin previo aviso al cliente.

Recomendaciones de operación práctica

• Bomba de vacío: La máquina está especificada para un nivel de vacío de ≤ -96 kPa, y la bomba de vacío debe ser proporcionada por el comprador. Seleccione una bomba que pueda alcanzar y mantener este nivel según el volumen de la cámara, y conéctela al puerto de vacío de la máquina.
• Suministro de aire comprimido:La máquina requiere aire comprimido a 0.5 - 0.7 MPa. Mantenga el suministro limpio y seco, y verifique la presión antes de la producción, ya que tanto la presión del cabezal de sellado como el movimiento de la cámara son accionados por aire.
• Configuración de los parámetros de sellado:Ajuste la temperatura del cabezal de sellado en un rango desde temperatura ambiente hasta 250 °C y el tiempo entre 0 - 99 s según las especificaciones de la película de la bolsa. Utilice las válvulas reguladoras de presión para ajustar la presión de los cabezales de sellado izquierdo y derecho según los requisitos del proceso.
• Control del borde y grosor de sellado:Confirme que el ancho del borde de sellado y el rango de grosor de sellado (60 - 300 µm) coincidan con la película de la bolsa en uso. El sellado terminado debe verificarse para que la diferencia en el grosor de sellado entre dos puntos cualesquiera permanezca por debajo de 15 µm.
• Colocación de la celda: Coloque la celda tipo bolsa verticalmente y alinee la bolsa de gas y el borde de sellado con las zonas de perforación y sellado, de modo que la perforación libere el gas de la bolsa y los cabezales de sellado se cierren en la posición correcta del borde.
• Mantenimiento del cabezal de sellado: Mantenga los cabezales de sellado de cobre limpios y libres de residuos de la película de la bolsa. Inspeccione las superficies del cabezal periódicamente, ya que la contaminación en el cabezal afecta tanto a la transferencia de calor como a la planitud del borde sellado.
• Monitoreo del ciclo: La máquina funciona a ≥ 180 veces por hora con aproximadamente 0.2 L de aire comprimido por ciclo de sellado. Monitoree el suministro de aire y los parámetros de sellado durante la producción para mantener la consistencia del ciclo.

Preguntas frecuentes de ingeniería

P1: ¿Qué es el sellado al vacío secundario y por qué es necesario para las celdas tipo bolsa?

El sellado al vacío secundario es el paso del proceso en el que se perfora una celda tipo bolsa para liberar el gas generado durante la formación y luego se sella térmicamente al vacío para cerrar la bolsa. La formación genera gas dentro de la celda; si ese gas no se elimina, reduce el contacto entre el electrodo y el electrolito, aumenta la resistencia interna y hace que la bolsa se hinche. La TOB-LFVHS-200 realiza las operaciones de perforación y sellado final en una sola máquina, por lo que la celda permanece en posición durante todo el ciclo.

P2: ¿La máquina incluye la bomba de vacío?

No. La TOB-LFVHS-200 alcanza un nivel de vacío de ≤ -96 kPa, y la bomba de vacío debe ser proporcionada por el comprador. La bomba debe ser capaz de alcanzar y mantener este nivel para el volumen de la cámara.

P3: ¿Qué celdas tipo bolsa puede procesar la TOB-LFVHS-200?

La máquina maneja celdas tipo bolsa con un rango de grosor de sellado de 60 - 300 µm, un ancho de borde de sellado producido según los requisitos del cliente (5 ± 0.4 mm en la especificación estándar) y un tamaño máximo de borde de sellado de 200 mm. El tamaño máximo de la celda es como se muestra en el dibujo (1000 x 600). La máquina se adapta a diferentes especificaciones de batería, y cambiar los formatos es un ajuste sencillo.

P4: ¿Cómo se controla la calidad del sellado?

Se controlan tres parámetros conjuntamente: temperatura del cabezal de sellado (temperatura ambiente a 250 °C, ajustable), presión de sellado térmico (0 a 7 kg/cm², ajustable por lado) y tiempo de sellado térmico (0 a 99 s, ajustable). La precisión del control de temperatura es de ± 1.5 °C. Los cabezales de sellado están hechos de cobre para una transferencia de calor eficiente y están guiados por bujes de guía lineal duales para que el borde sellado mantenga su paralelismo. El sellado terminado se verifica contra el requisito de precisión de grosor de sellado: una diferencia de menos de 15 µm entre dos puntos cualesquiera.

P5: ¿Qué hace la función de perforación automática?

La función de perforación abre la bolsa de gas de la bolsa automáticamente durante el ciclo de sellado. Con la cámara evacuada, el gas escapa de la celda y la bolsa se sella térmicamente en el mismo ciclo. Integrar la perforación y el sellado en una sola máquina reduce la manipulación entre las dos operaciones y mantiene estable la posición de la celda.

P6: ¿Qué servicios y condiciones de sitio requiere la máquina?

La TOB-LFVHS-200 requiere una fuente de alimentación de 220 V / 50 Hz con una potencia de 0,6 kW, aire comprimido a 0,5 - 0,7 MPa y una bomba de vacío (proporcionada por el comprador) capaz de alcanzar ≤ -96 kPa. La máquina mide 600 mm de largo x 460 mm de ancho x 600 mm de alto y pesa 95 kg.

¿Está listo para completar el paso de desgasificación y sellado final de su línea de celdas tipo bolsa con una máquina que combina perforación, vacío y termosellado en un solo ciclo? Solicite una cotización para la TOB-LFVHS-200 con las dimensiones de su celda tipo bolsa, el ancho del borde de sellado y las especificaciones de la película de la bolsa. Nuestros ingenieros de procesos de celdas tipo bolsa pueden asesorarle sobre los parámetros de sellado y sobre cómo adaptar la máquina al formato de su celda.

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