分切又稱(chēng)分條，指對(duì)涂布完成的較大幅寬的膜片進(jìn)行縱向分切，將其一分為多，并收卷成一定寬度規(guī)格的上、下單卷的過(guò)程。切刀主要有上、下圓盤(pán)刀，裝在分切機(jī)的刀軸上，利用滾剪原理來(lái)分切厚度為0.01~0.1mm成卷的鋁箔、銅箔、正負(fù)極極片等分切產(chǎn)品主要受到切刀質(zhì)量、切刀角度以及膜片張力的影響。分條后的極片不能出現(xiàn)褶皺、脫粉，要求分條尺寸精度高等，同時(shí)極片邊緣的毛刺小，否則在毛刺上會(huì)產(chǎn)生枝晶刺破隔膜，造成電池內(nèi)部的短路。
01 分切設(shè)備的指標(biāo)
分切設(shè)備也稱(chēng)分條機(jī)或縱切機(jī)，指在恒定張力的情況下將鋰離子電池極片、聚合物電池極片、鎳氫電池極片及有色金屬板材或卷材分切至所需要的尺寸規(guī)格，并保證一定工藝要求的生產(chǎn)設(shè)備。電池極片分切的尺寸精度高，同時(shí)極片邊緣毛刺小，否則會(huì)產(chǎn)生枝晶刺穿隔膜，造成電池內(nèi)部短路，其性能指標(biāo)主要有分切精度、分切裝機(jī)精度、刀模調(diào)整范圍等。
(1)分切精度
分切后極片縱向毛刺≤7μm，橫向毛刺≤12μm，極片切口處無(wú)分層、褶皺現(xiàn)象，幾何尺寸線性公差滿(mǎn)足電池工藝要求，主要指刀軸及分切刀片的尺寸公差及圓跳動(dòng)、同軸度。
(2)分切裝機(jī)精度
分切設(shè)備裝配調(diào)試完成后空載檢測(cè)的導(dǎo)輥和刀模精度，主要指導(dǎo)輥表面粗糙度Ra=0.4，導(dǎo)輥圓柱度≤0.03mm，導(dǎo)輥安裝后全跳動(dòng)≤0.05mm和刀模組件裝配后的跳動(dòng)≤10μm。
(3)刀模調(diào)整范圍
分切設(shè)備上下刀片之間在分切材料部位可調(diào)整距離的變化范圍。
02 分切設(shè)備的組成及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)
2.1 分切設(shè)備的組成
分切設(shè)備主要由放卷裝置、放卷張力控制、放卷糾偏控制、接帶、CCD外觀缺失檢測(cè)系統(tǒng)、分切、分切后寬度檢測(cè)系統(tǒng)、除塵、收卷張力檢測(cè)、貼標(biāo)裝置、收卷裝置及電氣系統(tǒng)等構(gòu)成。
標(biāo)準(zhǔn)配置全自動(dòng)鋰電分切設(shè)備為機(jī)架立式安裝，采用上下雙滑差軸同向中心收卷方式，收卷、放卷的夾緊及刀模、壓輥的動(dòng)作全為氣動(dòng)控制，操作簡(jiǎn)便快捷。單電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)，同步帶傳動(dòng)，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，噪聲小;磁粉離合器制動(dòng)器控制放卷，這樣張力控制精度高、響應(yīng)快、可調(diào)范圍廣，分切設(shè)備組成如圖1所示。
圖1 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型分切設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖
1—后墻板;2—前墻板;3—底座;4—電柜;5—放卷裝置;6—糾偏裝置;7—接帶平臺(tái);8—刀模;9—刷粉裝置;10—收卷壓輪裝置;11—收卷滑差軸裝置
①機(jī)體。采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼焊接制作，用于支撐分切設(shè)備的機(jī)架和電柜，前后墻板用連接梁連接后，立式固定在底座上。
②放卷裝置。放卷采用氣脹軸方式，通過(guò)在放卷氣脹軸端連接一個(gè)磁粉制動(dòng)器，給放卷軸一個(gè)與牽引方向相反并且可以控制的阻力從而實(shí)現(xiàn)放卷張力。
③糾偏裝置。采用單感應(yīng)探頭尋邊糾偏，選用高精度糾偏系統(tǒng)，糾偏精度±0.1mm，糾偏行程≥120mm。傳感器位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用螺桿調(diào)節(jié)，并且配數(shù)顯刻度尺以及手柄式鎖緊機(jī)構(gòu)。
④接帶平臺(tái)。接帶平臺(tái)縫隙寬度1mm，深度>10mm，氣動(dòng)壓桿壓緊極片，接帶平臺(tái)增加5.0mm黑色賽鋼，增加刻度標(biāo)尺，基準(zhǔn)0刻度與刀模基準(zhǔn)隔套寬度對(duì)應(yīng)，手工進(jìn)行材料接合，需保證極片正常走帶時(shí)距接帶平臺(tái)和壓條距離為10mm，增加防呆措施，開(kāi)機(jī)時(shí)如果壓桿處于下壓狀態(tài)，須有報(bào)警并提示的功能，解除報(bào)警才可開(kāi)機(jī)。
⑤刀模。上刀與下刀間隙方便固定，刀模采用單軸傳動(dòng)。兩主軸材料40Cr，底板和支座S136鋼，表面淬火硬度HRC50以上，刀模整體外觀無(wú)銹漬，刀模入口調(diào)節(jié)輥刻度指示要求，入料輥的直徑?50mm，最下點(diǎn)與下刀片最高點(diǎn)在同一水平位置時(shí)，刻度指示為零，上調(diào)為正，下調(diào)為負(fù)，刀模調(diào)節(jié)輥刻度尺按±5mm制作，調(diào)節(jié)輥材料為鋁合金，表面茶色陽(yáng)極硬化處理，硬度不小于HRB300，兩端支座采用螺桿結(jié)構(gòu)，上下可調(diào)，刻度指示為零，分路輥相對(duì)零位調(diào)節(jié)采用正負(fù)角度表示，調(diào)節(jié)范圍±3°。
⑥刷粉裝置。采用可拆卸式毛刷輥，使用夾式安裝，軸孔固定，拔銷(xiāo)傳動(dòng)，拆裝簡(jiǎn)單;毛刷刷毛采用軟質(zhì)尼龍毛，防止硬度過(guò)大而損傷極片;毛刷輥為盤(pán)繞式植毛，植毛密度大，保證除塵效果;毛刷轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏄O片走帶方向，以增強(qiáng)除塵效果;毛刷除塵裝置工作時(shí)左右兩毛刷相互嵌入，以保證刷毛有效接觸極片并施加一定的壓力，且有足夠的彈力，確保極片除塵的有效性。兩毛刷相互嵌入深度為2～3mm(通過(guò)調(diào)整除塵盒邊緣密封材料厚度控制)，兩毛刷中心距需要用刻度(標(biāo)識(shí))進(jìn)行表示，毛刷可上下移動(dòng)50mm，利于穿帶，有10mm位置精確調(diào)節(jié)有利于除塵效果調(diào)節(jié)。毛刷轉(zhuǎn)速為0～300r/min可調(diào)。
⑦收卷壓輪裝置。上下收卷軸各一套壓輪機(jī)構(gòu)，壓輪表面鍍鉻或噴陶瓷處理，避免極片分切后出現(xiàn)翻邊現(xiàn)象。
⑧收卷滑差軸裝置。上下兩根收卷滑差軸，利于差速軸收卷，配隔層板，可進(jìn)行張力×條數(shù)的量化設(shè)置，并根據(jù)不同分切寬度自動(dòng)調(diào)整張力基數(shù)，能自行設(shè)定張力基數(shù)，持續(xù)保證張力恒定、穩(wěn)定，連續(xù)分切不會(huì)造成斷帶。
2.2 分切設(shè)備的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)
分切設(shè)備關(guān)鍵機(jī)構(gòu)主要有收放卷的恒張力控制機(jī)構(gòu)、滑差軸機(jī)構(gòu)和糾偏機(jī)構(gòu)等。
1)恒張力控制結(jié)構(gòu)
①恒張力控制原理。對(duì)于分切極片收放卷過(guò)程中，放卷卷徑減小，收卷卷徑增大，卷徑的變化在電機(jī)恒轉(zhuǎn)速控制條件下張力會(huì)不斷變化，可能導(dǎo)致張力過(guò)小材料褶皺或者張力過(guò)大拉斷。為避免這種問(wèn)題，材料在收放過(guò)程中恒張力是必要的，恒張力控制的實(shí)質(zhì)是在張力不變的情況下，調(diào)整電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩隨卷徑變化而變化。電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制通過(guò)變頻器和三相異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)，臺(tái)達(dá)V系列變頻器提供了三路模擬量輸進(jìn)端口：AUI、AVI、ACI。這三路模擬量輸進(jìn)端口能夠定義為多種功能，一路作為轉(zhuǎn)矩給定，另外一路作為速度限制。0～10V對(duì)應(yīng)變頻器輸出0至電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩，這樣通過(guò)調(diào)整0～10V的電壓就能夠完成恒張力的控制。
②張力與轉(zhuǎn)矩的計(jì)算。由圖2動(dòng)力學(xué)分析得：
圖2 張力與轉(zhuǎn)矩的計(jì)算
FD/2=Ti
式中 F——張力;D——卷徑;T——電機(jī)轉(zhuǎn)矩;i——減速比。
電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為：
T=9550P/n
式中 T——電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，N·m;P——電機(jī)的額定功率，kW;n——電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，r/min。
③電機(jī)同步轉(zhuǎn)速計(jì)算。由于已知變頻器工作在低頻時(shí)，分切機(jī)交流異步電機(jī)的特性不好，激活轉(zhuǎn)矩低而且分線性，因此在收卷的整個(gè)過(guò)程中要盡量避免收卷電機(jī)工作在2Hz以下。因此收卷電機(jī)有個(gè)速度的限制。對(duì)于4級(jí)電機(jī)，其同步轉(zhuǎn)速計(jì)算如下：
n=60f/p=60×2/2=60r/min
式中 f——電源頻率，Hz;n——收卷電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min;p——電機(jī)磁極對(duì)數(shù)。
④限速運(yùn)行。系統(tǒng)采用張力控制時(shí)，分切機(jī)要對(duì)速度進(jìn)行限制，否則會(huì)出現(xiàn)飛車(chē)，因此要限速運(yùn)行。極片運(yùn)行速度V的表達(dá)式為：
V=πDn/i
式中 D——收卷的最大卷徑，m;n——轉(zhuǎn)速，r/min;i——傳動(dòng)比。
⑤自動(dòng)張力控制器。自動(dòng)張力控制器，主要由張力檢測(cè)器、高精度A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、高性能單片機(jī)等組成。該自動(dòng)恒張力控制器是根據(jù)張力檢測(cè)器測(cè)量到卷料的張力與設(shè)定的目標(biāo)張力相比較后，經(jīng)單片機(jī)PID運(yùn)算自動(dòng)調(diào)整D/A輸出從而改變磁粉離合，制動(dòng)器的勵(lì)磁電流或伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)卷料的恒張力，可廣泛用于各種需對(duì)張力進(jìn)行精密測(cè)控的場(chǎng)合，具有使用靈活和適用范圍廣等特點(diǎn)?？梢宰詣?dòng)與手動(dòng)自由切換，工作人員在使用過(guò)程中可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行自動(dòng)或者手動(dòng)的切換。
⑥收卷錐度張力。極片分切收放卷通常采用恒定張力卷取的控制方式，即放卷機(jī)在對(duì)極片開(kāi)始纏繞、卷取進(jìn)行以及結(jié)束卷取整個(gè)過(guò)程始終采用恒定張力運(yùn)轉(zhuǎn);但由于卷取時(shí)一般都會(huì)在收卷裝置安裝套筒，而套筒對(duì)材料的卷取會(huì)有比較明顯的反作用力，如果采用恒定張力卷取，則很容易造成極片纏繞中心突出現(xiàn)象，甚至損壞設(shè)備。如采取錐度張力控制方案，則可很大程度地解決上述問(wèn)題，如圖3所示錐度張力曲線呈現(xiàn)為1個(gè)尖頂錐狀，能夠在卷心形成較大張力，而隨著材料卷直徑變大，使外層張力逐漸減小，卷取時(shí)通過(guò)張力的控制對(duì)材料卷子進(jìn)行“內(nèi)緊外松”的卷取從而滿(mǎn)足材料卷取的工藝要求。
圖3 錐度張力示意圖
張力錐度公式：
F=F0×[1-K(1-D0/D)]
其中 F——實(shí)際輸出張力，N;F0——設(shè)定張力，N;K——張力錐度系數(shù);D0——最小卷徑，m;D——當(dāng)前卷徑，m。
2)糾偏控制結(jié)構(gòu)
①“跑偏”現(xiàn)象。極片在收放卷時(shí)，由于極片涂布不均勻、極片縱向張力不均勻、極片邊緣不整齊、輸送輥與輥之間安裝不平行、輸送輥錐面極片與輥面摩擦力過(guò)大等原因，導(dǎo)致極片在輸送過(guò)程中出現(xiàn)“跑偏”現(xiàn)象，為避免跑偏現(xiàn)象，在分切機(jī)收放卷裝置上安裝糾偏裝置。
②糾偏方法。按糾偏設(shè)備安裝位置不同，可以分為雙邊糾偏和單邊糾偏兩種。
雙邊糾偏：特別對(duì)邊緣不整齊、有錯(cuò)層或塔形的極片，或者在放卷過(guò)程中極片不易對(duì)準(zhǔn)機(jī)組中心線等放卷機(jī)多選用雙邊糾偏。雙邊糾偏一般有兩種形式。一種方式是雙檢測(cè)光頭系統(tǒng)，即對(duì)中系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)CPC(center position control)，如圖4所示。兩組檢測(cè)光頭，對(duì)稱(chēng)于機(jī)組中心線設(shè)置，通過(guò)一根正反扣螺桿由一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)做反向運(yùn)動(dòng)，即同步向內(nèi)或向外運(yùn)動(dòng)。當(dāng)極片開(kāi)始穿帶進(jìn)入機(jī)組后，光頭向內(nèi)移動(dòng)，當(dāng)其中只有一個(gè)光頭檢測(cè)到帶邊時(shí)，說(shuō)明極片已偏向了此方向，同時(shí)發(fā)出信號(hào)，移動(dòng)放卷機(jī)帶動(dòng)極片移動(dòng)，直到兩邊光頭都檢測(cè)到極片兩邊輸出相等時(shí)，光頭停止移動(dòng)，放卷機(jī)停止移動(dòng)，極片已處于中心位置。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是放卷操作時(shí)不需要考慮帶卷寬度系統(tǒng)可以做到自動(dòng)對(duì)中心。另一種方式是通過(guò)檢測(cè)極片的邊部位置進(jìn)行控制，使送入機(jī)組的極片邊部位置固定，簡(jiǎn)稱(chēng)為EPC(edge position control)。光頭架裝在機(jī)組傳動(dòng)側(cè)。首先根據(jù)來(lái)料的寬度，預(yù)先設(shè)置好檢測(cè)光頭的位置。當(dāng)放卷極片送入機(jī)組后，檢測(cè)光頭根據(jù)被極片遮蓋情況(全蓋、全亮、半蓋的程度)發(fā)出信號(hào)，移動(dòng)放卷機(jī)使極片一邊邊部始終處在光頭半遮蓋位置。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是單光頭，光頭裝置相對(duì)簡(jiǎn)單一些，但是在操作前必須根據(jù)不同的帶寬，預(yù)先調(diào)節(jié)好光頭的原始位置。
圖4 雙邊糾偏系統(tǒng)
1—電控柜;2—位置控制檢測(cè)器;3—C形架;4—發(fā)送光源;5—放卷機(jī);6—中心位置檢測(cè)器;7—移動(dòng)液壓缸;8—液壓站/伺服閥;9—極片
單邊糾偏：對(duì)于邊緣比較整齊的極片多采用單邊糾偏。邊部平齊的極片在運(yùn)輸和處理過(guò)程中不容易受到損傷，為了達(dá)到卷齊都是采用一組光頭檢測(cè)邊部。檢測(cè)光頭的設(shè)置位置可以在放卷機(jī)上伸出一個(gè)臂來(lái)安裝光頭，光頭隨收卷機(jī)一起移動(dòng)(圖5);也可以在機(jī)組出口偏導(dǎo)輥附近單獨(dú)地設(shè)置一個(gè)光頭座。一組絲桿通過(guò)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)光頭，或者移動(dòng)整個(gè)光頭支座，在移動(dòng)座上帶有位置傳感器。這兩種方式的工作過(guò)程如下：當(dāng)極片送到卷筒軸上并咬住頭之后，檢測(cè)光頭送進(jìn)，直到檢測(cè)到帶卷邊部遮住一半光源為止，同時(shí)自動(dòng)投入閉環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)帶邊位置發(fā)生變化時(shí)，檢測(cè)光頭繼續(xù)跟隨，并隨時(shí)將偏移值輸入控制系統(tǒng)，使放卷機(jī)糾偏移動(dòng)油缸也同方向移動(dòng)相同距離，最后達(dá)到收卷齊的目的。
圖5 單邊糾偏裝置
1—液壓站/伺服閥;2—電控柜;3—位置控制檢測(cè)器;4—極片;5—偏導(dǎo)輥;6—發(fā)送光源;7—收卷機(jī);8—中心位置檢測(cè)器;9—移動(dòng)液壓缸
3)滑差軸分切結(jié)構(gòu)
滑差軸是利用軸上各個(gè)滑差環(huán)打滑的原理，使軸上多個(gè)卷筒料始終保持張力平衡，完成收放卷工作?；钶S的主要用途是在收卷流程中對(duì)材料的拉力調(diào)整，通過(guò)在卷軸運(yùn)行時(shí)保持所有料卷適當(dāng)?shù)膹埩?，在電池極片應(yīng)用方面，滑差軸收卷大大提高了良品率，降低了生產(chǎn)成本，是鋰電池分切機(jī)(分條機(jī))上的重要零部件。
①工作原理。中心氣壓滑差軸是張力調(diào)節(jié)式滑差軸，滑差環(huán)獨(dú)立打滑?；钶S以精密空芯通氣主軸為核心，利用壓縮空氣推動(dòng)腔體內(nèi)的活塞，使軸芯通過(guò)摩擦件與滑差環(huán)之間產(chǎn)生摩擦轉(zhuǎn)矩，進(jìn)一步帶動(dòng)斜契底座上的斜脹片向外徑方向擴(kuò)張，擠壓收卷筒，傳遞收卷筒的扭矩，從而達(dá)到恒張力卷取。
②主體結(jié)構(gòu)。滑差軸結(jié)構(gòu)特殊，由多個(gè)滑差環(huán)組成，工作時(shí)，滑差環(huán)受控以一定的滑轉(zhuǎn)力矩值(扭矩)打滑，滑動(dòng)量正好補(bǔ)償產(chǎn)生的速度差，從而精確地控制每一卷材料的張力，得以恒張力卷取，保證了卷取質(zhì)量?？蓱?yīng)用于由極低到最高張力的范圍，適用于高速、材料厚度誤差大、多段張力控制、張力控制精度高、端面收卷整齊的要求。最適合雙軸中心卷取式分切機(jī)使用。
③代表產(chǎn)品。日本東伸滑差軸、西村滑差軸。其控制精度高，成本相對(duì)較高。滑差軸的主要單元是氣脹單元(由腔體、斜契底座、活塞、氣封、軸承和彈簧及脹片組成)，每組單元長(zhǎng)度40mm，18組單元可任意位置互換和獨(dú)立更換，從而提高了使用壽命和檢修的方便性。
④材質(zhì)工藝。產(chǎn)品本體由調(diào)質(zhì)模具鋼或鋁合金硬質(zhì)氧化制作，橡膠脹片用耐高溫耐磨聚氨酯材料硫化制作，具體依據(jù)最大張力要求而定。可根據(jù)要求制定不同尺寸的滑差軸，包括主軸、氣脹單元、脹片、彈簧、十字聯(lián)軸器等零部件。
⑤使用說(shuō)明。滑差軸有效提高了分切機(jī)的速度、收卷精度、自動(dòng)化程度，準(zhǔn)備時(shí)間減少，操作更人性化。應(yīng)用滑差軸收卷更是大大提高正品率，降低生產(chǎn)成本。我們的滑差軸可以保證最高料卷質(zhì)量，通過(guò)在卷軸運(yùn)行時(shí)保持所有料卷適當(dāng)?shù)膹埩Α?/span>
2.3 極片分切與其他普通金屬板材分切有什么不同?
與金屬板材分切加工比較，鋰電池極片圓盤(pán)剪的裁切方式具有完全不同的特點(diǎn)：
1. 極片分切時(shí)，上下圓盤(pán)刀具有后角，類(lèi)似于剪刀刀刃，刃口寬度特別小。上下圓盤(pán)刀不存在水平間隙(圖中所示參數(shù)c相當(dāng)于負(fù)值)，而是上下刀相互接觸并存在側(cè)向壓力。
2. 板料分切時(shí)上下基本上都有橡膠托輥，平衡上下刀在剪切時(shí)產(chǎn)生的剪力和剪切力矩，避免板料的大幅變形。而極片分切沒(méi)有上下托輥。
3. 極片涂層是由顆粒組成的復(fù)合材料，幾乎沒(méi)有塑性變形能力，當(dāng)上下圓盤(pán)刀產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力大于涂層顆粒之間的結(jié)合力，涂層產(chǎn)生裂縫并拓展分離。
2.4 分切有哪些關(guān)鍵點(diǎn)?
1. 材料物理力學(xué)性能的影響
一般說(shuō)，材料的塑性好，剪切時(shí)裂紋會(huì)出現(xiàn)得較遲，材料被剪切的深度較大，所得斷面光亮帶所占的比例就大;而塑性差的材料，在同樣的參數(shù)條件下，則容易發(fā)生斷裂，斷面的撕裂帶所占的比例就會(huì)偏大，光亮帶自然也較小。
2. 上下成對(duì)刀具側(cè)向壓力的影響
在極片的分切中，刀具側(cè)向壓力是影響分切質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。剪切時(shí)，斷裂面上下裂紋是否重合、剪切力的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)都與側(cè)向壓力的大小關(guān)系密切。側(cè)向壓力太小時(shí)，極片分切可能出現(xiàn)分切斷面不齊整、掉料等缺陷，而壓力太大，刀具更容易磨損，壽命更短。
3. 上下成對(duì)刀具的重疊量(上圖中參數(shù)δ)的影響
重疊量的設(shè)置主要與極片的厚度有關(guān)，合理的重疊量有利于刀具的咬合，其影響包括剪切質(zhì)量的優(yōu)劣、毛剌的大小和刀具刃口磨損快慢等問(wèn)題。
4. 咬入角(上圖中參數(shù)α)的影響
圓盤(pán)分切中，咬入角是指剪切段和被剪板材中心線的夾角。咬入角增加，剪切力所產(chǎn)生的水平分力也會(huì)增大。如果水平分力大于極片的進(jìn)料張力，板材要么打滑，要么在圓刀前拱起來(lái)而無(wú)法剪切。而咬入角減小，刀片的直徑就要增大，分條機(jī)的尺寸相應(yīng)的也要增大。因此如何平衡咬入角、刀片直徑、板料厚度以及重疊量，必須參考實(shí)際工況而定。
2.5 缺陷
極片分切中存在的主要缺陷包括以下幾種：
1)毛刺
毛刺，特別是金屬毛刺對(duì)鋰電池的危害巨大，尺寸較大的金屬毛刺直接刺穿隔膜，導(dǎo)致正負(fù)極之間短路。而極片分切工藝是鋰離子電池制造工藝中毛刺產(chǎn)生的主要過(guò)程。上圖所示即為極片分切產(chǎn)生的金屬毛刺的典型形貌，極片在分切時(shí)，由于張力控制不穩(wěn)定導(dǎo)致二次切削形成箔材毛刺，尺寸達(dá)到100μm以上。為了避免這種情況出現(xiàn)，調(diào)刀時(shí)根據(jù)極片的性質(zhì)和厚度，找到最合適的側(cè)向壓力和刀具重疊量是最關(guān)鍵的。另外，通過(guò)還可以切刀倒角，收放卷張力來(lái)改善極片邊緣品質(zhì)。
2)波浪邊
極片分切時(shí)，由于切刀重疊量和壓力不合適，會(huì)形成波浪邊和切口涂層脫落，出現(xiàn)波浪邊時(shí)，極片分切和卷繞時(shí)會(huì)出現(xiàn)邊緣糾偏抖動(dòng)，從而引起工藝精度，另外對(duì)電池最終的厚度和形貌也會(huì)出現(xiàn)不良影響。
03 分切設(shè)備的選擇與應(yīng)用案例
(1)設(shè)備選擇
分切機(jī)選用考慮分切精度、分切裝機(jī)精度和刀模調(diào)整范圍等。
(2)應(yīng)用案例
以朝陽(yáng)機(jī)械制造有限公司分切機(jī)
ZY750-C600-C50為例，其為極片來(lái)料寬度≤750mm，收放卷直徑為?600mm，最窄分切寬度30mm，帶CCD檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行速度50m/min的C型全自動(dòng)鋰電分切設(shè)備。CCD檢測(cè)系統(tǒng)用于檢測(cè)極片的破損、褶皺等問(wèn)題。
04 分切設(shè)備使用與維護(hù)
(1)分切機(jī)的使用
以某公司65型分切機(jī)為例，介紹分切機(jī)的使用。圖6為系統(tǒng)主界面，單擊“進(jìn)入系統(tǒng)”進(jìn)入該系統(tǒng)，其操作按鈕界面如圖7所示，各功能按鈕說(shuō)明如下。
圖6 分切機(jī)控制系統(tǒng)主界面
圖7 操作按鈕界面
計(jì)米測(cè)量：設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下生產(chǎn)的長(zhǎng)度，此長(zhǎng)度可清零。
生產(chǎn)總長(zhǎng)度：設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下累計(jì)長(zhǎng)度，不可清零。
設(shè)定線速度：用戶(hù)通過(guò)HMI(或速度調(diào)節(jié)器)設(shè)定的當(dāng)前運(yùn)行速度。
實(shí)際線速度：設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行的實(shí)時(shí)速度顯示。
速度+：每按1次當(dāng)前速度增加1m/min(增加值可設(shè)定)。
速度-：每按1次當(dāng)前速度減小1m/min(減小值可設(shè)定)。
放卷張力：設(shè)備通過(guò)放卷張力傳感器檢測(cè)的放卷實(shí)時(shí)張力。
收卷直徑：設(shè)備的實(shí)時(shí)收卷直徑。
上收卷張力：設(shè)備上層收卷的實(shí)時(shí)張力。
下收卷張力：設(shè)備下層收卷的實(shí)時(shí)張力。
參數(shù)畫(huà)面：進(jìn)入?yún)?shù)畫(huà)面，設(shè)置牽引速度、放卷張力和收卷張力值、牽引力矩等參數(shù)。
切刀畫(huà)面：進(jìn)入切刀畫(huà)面，設(shè)置切刀使用長(zhǎng)度，各長(zhǎng)度值清零，確定是否啟用該切刀等。
手動(dòng)：進(jìn)入手動(dòng)調(diào)試操作畫(huà)面，手動(dòng)控制放卷、收卷、毛刷和刀模的啟停等。
自動(dòng)：選擇自動(dòng)模式。
啟動(dòng)：全線啟動(dòng)(自動(dòng)模式下有效)。
停止：全線停止(自動(dòng)模式下有效)。
高速：以高速運(yùn)行設(shè)備。
低速：以低速運(yùn)行設(shè)備。
(2)分切機(jī)的安裝調(diào)試
分切機(jī)操作分為張力調(diào)節(jié)、EPC糾偏調(diào)節(jié)和收卷電氣比例閥調(diào)試三個(gè)環(huán)節(jié)，其中電氣比例閥調(diào)試較為關(guān)鍵，其操作步驟如下。
①按接線要求接通24V電源。
②給比例閥通壓縮空氣，進(jìn)氣壓范圍在0.5～0.65MPa。
③按“解鎖(UNLOCK)”或“上鎖(LOCK)”大于3s，指示燈閃爍。
④間斷按SET鍵，分別顯示GL.9/F01/F02(F01=下限，F(xiàn)02=上限)。
⑤當(dāng)F01與數(shù)字閃爍顯示時(shí)，按下降或上升鍵，數(shù)字下降或上升，一般F01=0.15～0.25。
⑥當(dāng)F02與數(shù)字閃爍顯示時(shí)，按下降或上升鍵，數(shù)字下降或上升，一般F02=0.45～0.50。
⑦調(diào)試完成后按SET鍵。
(3)分切機(jī)的操作注意事項(xiàng)和維護(hù)
①操作人員必須先培訓(xùn)再上崗，必須熟知分切機(jī)的使用方法、設(shè)備的性能及一般的維修方法。非本工種人員不得隨意操作。
②做好開(kāi)機(jī)前的勞動(dòng)防護(hù)，備好操作的一些輔助工具和材料(調(diào)刀工具，作業(yè)要求的紙箱、紙管、裁紙刀、膠帶等)并放在機(jī)臺(tái)的合適位置。
③確保設(shè)備在安全狀態(tài)下，打開(kāi)電氣開(kāi)關(guān)，檢查電路是否缺相以及氣路是否暢通，試運(yùn)行機(jī)器，查看電氣、氣動(dòng)和機(jī)械設(shè)備是否運(yùn)行正常。
④檢查機(jī)械的防護(hù)設(shè)施是否完善。操作過(guò)程中要防止壓傷、劃傷或帶進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪、鏈條和滾筒等。
⑤調(diào)刀：根據(jù)作業(yè)要求調(diào)整準(zhǔn)確的刀距，注意刀口的方向。必要時(shí)要把底刀取下重新排刀，刀有豁口或不鋒利要及時(shí)修理更換。
⑥查看靜電消除設(shè)施及機(jī)臺(tái)地線的連接，保證操作時(shí)材料靜電得到消除。把機(jī)臺(tái)下鋪好廢紙，防止灰塵吸附。
⑦上料時(shí)注意安全。把材料推到合適位置進(jìn)行充氣，注意材料的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，不可上反。
⑧穿帶和對(duì)邊：把材料按設(shè)備設(shè)定的方向從放卷穿到收卷，并調(diào)整糾偏位置進(jìn)行對(duì)邊，切邊時(shí)要保證成品兩邊都有膠水，上料時(shí)要注意糾偏行程。要上到糾偏行程的中間，運(yùn)行時(shí)要注意糾偏一邊，超過(guò)行程時(shí)出現(xiàn)切不到邊要立即處理。
⑨在收卷軸上穿上作業(yè)要求的紙管，對(duì)齊材料。需要貼雙面膠的必須貼好雙面膠，調(diào)整好合適的收卷張力和放卷張力，進(jìn)行切邊收卷。
⑩在收卷過(guò)程中要嚴(yán)格檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量，不可把次品或廢品和其他臟物或邊條卷進(jìn)產(chǎn)品，同時(shí)嚴(yán)格控制長(zhǎng)度。
?停機(jī)后要關(guān)掉電源和氣源，并對(duì)機(jī)器進(jìn)行必要的清洗維護(hù)，過(guò)渡輥盡量不要用刀刮，設(shè)備上的膠水要用溶劑擦拭干凈。
?作業(yè)中遇到問(wèn)題，停機(jī)處理，無(wú)法停機(jī)處理的一定要減速謹(jǐn)慎處理。
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