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打破傳統(tǒng) 邁進大規(guī)模量產:全球首發(fā)電芯絕緣涂層UV噴墨打印技術詳解
在新能源技術蓬勃發(fā)展的今天,動力電池的安全性和可靠性成為各大廠商關注的焦點。而作為動力電池核心組件之一的電芯,其絕緣涂層技術也在不斷進化。傳統(tǒng)的PET包膜工藝雖然被廣泛應用,但在制造良率一致性、附著力、耐壓等性能指標和制造成本方面嚴重制約著電芯進一步發(fā)展。
面對這些挑戰(zhàn),深圳市電池行業(yè)協(xié)會會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)模量產技術,開啟了行業(yè)創(chuàng)新的新篇章。
粉末噴涂技術通過電極放電將絕緣粉末帶電后噴射至工件表面,再經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影響電池的內在性能,且由于涂層厚度受限于帶電粉末的同性相斥效應,導致邊緣區(qū)域的涂層厚度不均勻,一致性差。 UV噴漆工藝利用噴槍將UV涂料均勻噴涂到電芯表面,并通過UV光照固化形成涂層。這一方法在應對復雜形狀的工件方面表現出色,但由于涂料的表面張力,容易導致大面積區(qū)域涂層厚度不均。此外,噴漆過程中的涂料浪費高達30%-40%,導致工藝的整體成本和環(huán)境負荷上升。 針對上述問題,什方智造科技開發(fā)的UV噴墨打印技術為電芯絕緣涂層帶來了革命性的改進。該技術通過噴墨打印頭精確控制UV油墨的噴射,實現了大劑量、高度精細的涂層覆蓋,同時解決了效率、剪切力、厚度一致性問題,詳細指標如下: 成本低:綜合材料成本比傳統(tǒng)包膜低30%以上 品質好:剪切力是傳統(tǒng)包藍膜的5-6倍,可達15-19MPa 效率高:高速機可達50ppm(以常見的230AH電芯為例子) 良率高:一次良率可達98%以上,最終良率可達99.9%以上 損耗低:油墨利用率可達99%以上 柔性強:可兼容不同形式電芯,可實現6面噴涂,無需絕緣蓋片 絕緣好:5000-6000V的電壓下,60秒內電流<0.1mA 一致性好:噴涂膜厚可控制在100μm(±10μm) 為了確保UV噴墨打印技術能夠順利應用于大規(guī)模量產,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行了深度優(yōu)化。 生產效率方面,為了匹配當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兩個配置,為了達到此效率,進行了一系列創(chuàng)新的設計,例如: (1)在固化光源的選型上,重新調整了油墨的引發(fā)體系,用以匹配壽命長、能耗低的LED光源,確保了生產線的穩(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打印和測面打印技術,即一次性將厚度打到100um再固化和無需多次翻轉直接側邊打印,極大幅度地提升量產效率。 工藝良率方面,前后驗證歷時兩年多,共完成500多項DOE驗證,完成了涵蓋材料、光學、機械、電氣、軟件、算法多學科的系統(tǒng)搭建 (1)將油墨的一次利用率提升至98%以上,真正做到無污染,無需回收。 (2)將一次生產良率提升至96%以上,并通過在線自動返修重投,將最終良率提升至99%以上。 通過一系列嚴格的質量管控措施,確保UV噴墨打印技術的量產穩(wěn)定性。首先,使用MOPA激光器對電芯表面進行徹底清潔,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。通過自研微米級精度的非接觸測量儀檢測涂層厚度,確保每層涂層符合標準。同時,利用2.5D視覺檢測系統(tǒng)實時監(jiān)控打印質量,快速識別不良品。最后,進行5kV以上的直流絕緣測試,確保涂層在高壓環(huán)境下的可靠性。UV噴漆工藝
UV噴墨打印技術的突破
量產工藝的技術保障
引領行業(yè)變革的未來技術

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