企業(yè)動(dòng)態(tài)
打破傳統(tǒng) 邁進(jìn)大規(guī)模量產(chǎn):全球首發(fā)電芯絕緣涂層UV噴墨打印技術(shù)詳解
在新能源技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天,動(dòng)力電池的安全性和可靠性成為各大廠商關(guān)注的焦點(diǎn)。而作為動(dòng)力電池核心組件之一的電芯,其絕緣涂層技術(shù)也在不斷進(jìn)化。傳統(tǒng)的PET包膜工藝雖然被廣泛應(yīng)用,但在制造良率一致性、附著力、耐壓等性能指標(biāo)和制造成本方面嚴(yán)重制約著電芯進(jìn)一步發(fā)展。
面對(duì)這些挑戰(zhàn),深圳市電池行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員單位什方智造率先推出了電芯絕緣涂層的UV噴墨打印大規(guī)模量產(chǎn)技術(shù),開啟了行業(yè)創(chuàng)新的新篇章。
粉末噴涂技術(shù)通過電極放電將絕緣粉末帶電后噴射至工件表面,再經(jīng)過加熱使其熔化并形成致密的涂層。然而,這一工藝的高溫固化過程會(huì)影響電池的內(nèi)在性能,且由于涂層厚度受限于帶電粉末的同性相斥效應(yīng),導(dǎo)致邊緣區(qū)域的涂層厚度不均勻,一致性差。 UV噴漆工藝?yán)脟姌寣V涂料均勻噴涂到電芯表面,并通過UV光照固化形成涂層。這一方法在應(yīng)對(duì)復(fù)雜形狀的工件方面表現(xiàn)出色,但由于涂料的表面張力,容易導(dǎo)致大面積區(qū)域涂層厚度不均。此外,噴漆過程中的涂料浪費(fèi)高達(dá)30%-40%,導(dǎo)致工藝的整體成本和環(huán)境負(fù)荷上升。 針對(duì)上述問題,什方智造科技開發(fā)的UV噴墨打印技術(shù)為電芯絕緣涂層帶來了革命性的改進(jìn)。該技術(shù)通過噴墨打印頭精確控制UV油墨的噴射,實(shí)現(xiàn)了大劑量、高度精細(xì)的涂層覆蓋,同時(shí)解決了效率、剪切力、厚度一致性問題,詳細(xì)指標(biāo)如下: 成本低:綜合材料成本比傳統(tǒng)包膜低30%以上 品質(zhì)好:剪切力是傳統(tǒng)包藍(lán)膜的5-6倍,可達(dá)15-19MPa 效率高:高速機(jī)可達(dá)50ppm(以常見的230AH電芯為例子) 良率高:一次良率可達(dá)98%以上,最終良率可達(dá)99.9%以上 損耗低:油墨利用率可達(dá)99%以上 柔性強(qiáng):可兼容不同形式電芯,可實(shí)現(xiàn)6面噴涂,無(wú)需絕緣蓋片 絕緣好:5000-6000V的電壓下,60秒內(nèi)電流<0.1mA 一致性好:噴涂膜厚可控制在100μm(±10μm) 為了確保UV噴墨打印技術(shù)能夠順利應(yīng)用于大規(guī)模量產(chǎn),首先需要解決效率和工藝良率,為此,什方智造科技在多方面進(jìn)行了深度優(yōu)化。 生產(chǎn)效率方面,為了匹配當(dāng)前及未來新能源的頭部電池廠的效率,目前的UV噴墨打印擁有高速50ppm和低速25ppm兩個(gè)配置,為了達(dá)到此效率,進(jìn)行了一系列創(chuàng)新的設(shè)計(jì),例如: (1)在固化光源的選型上,重新調(diào)整了油墨的引發(fā)體系,用以匹配壽命長(zhǎng)、能耗低的LED光源,確保了生產(chǎn)線的穩(wěn)定性和高效能。 (2)在激光清洗方面,不一味追求清洗后的粗糙度,而是從系統(tǒng)層面考慮,結(jié)合油墨配方和清洗效率,定制了大光斑的激光器,將清洗效率提升至9000mm2 /s,大幅度提升了清洗效率。 (3)在uv打印方面,大幅度提升了油墨性能,創(chuàng)新性地選擇了1pc打印和測(cè)面打印技術(shù),即一次性將厚度打到100um再固化和無(wú)需多次翻轉(zhuǎn)直接側(cè)邊打印,極大幅度地提升量產(chǎn)效率。 工藝良率方面,前后驗(yàn)證歷時(shí)兩年多,共完成500多項(xiàng)DOE驗(yàn)證,完成了涵蓋材料、光學(xué)、機(jī)械、電氣、軟件、算法多學(xué)科的系統(tǒng)搭建 (1)將油墨的一次利用率提升至98%以上,真正做到無(wú)污染,無(wú)需回收。 (2)將一次生產(chǎn)良率提升至96%以上,并通過在線自動(dòng)返修重投,將最終良率提升至99%以上。 通過一系列嚴(yán)格的質(zhì)量管控措施,確保UV噴墨打印技術(shù)的量產(chǎn)穩(wěn)定性。首先,使用MOPA激光器對(duì)電芯表面進(jìn)行徹底清潔,確保涂層附著牢固。隨后,采用多組噴頭陣列和視覺定位系統(tǒng)精確控制涂層打印過程,避免污染和缺陷。通過自研微米級(jí)精度的非接觸測(cè)量?jī)x檢測(cè)涂層厚度,確保每層涂層符合標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),利用2.5D視覺檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控打印質(zhì)量,快速識(shí)別不良品。最后,進(jìn)行5kV以上的直流絕緣測(cè)試,確保涂層在高壓環(huán)境下的可靠性。UV噴漆工藝
UV噴墨打印技術(shù)的突破
量產(chǎn)工藝的技術(shù)保障
引領(lǐng)行業(yè)變革的未來技術(shù)
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