Perché le linguette delle batterie necessitano di una punzonatura di precisione?

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Cosa fanno realmente le linguette della batteria

Le linguette della batteria sono le piccole strisce metalliche che collegano le lamine degli elettrodi interni ai terminali esterni. Nelle celle a sacchetto agli ioni di litio, nelle celle prismatiche o persino in alcuni modelli al piombo, queste linguette trasportano tutta la corrente in entrata e in uscita dalla batteria. Sembrano semplici, ma tutto, dalla velocità di ricarica alla sicurezza, dipende dalla pulizia e dalla precisione con cui sono realizzate.

Perché la precisione è importante nella punzonatura delle linguette

La punzonatura è il processo in cui la forma della linguetta viene ritagliata da un foglio di alluminio o di rame rivestito di nichel, a volte con una linguetta di nichel aggiuntiva saldata sopra. Se la punzonatura è fuori anche solo di0,02 millimetri, il bordo della linguetta può presentare piccole sbavature o strappi. Queste imperfezioni possono trasformarsi in problemi in seguito: le sbavature perforano il separatore, gli strappi creano punti deboli che si rompono sotto le vibrazioni e larghezze irregolari compromettono la saldatura a ultrasuoni al terminale.

La punzonatura di precisione controlla anche la lunghezza e la posizione delle linguette. Quando le linguette dei fogli positivi e negativi devono allinearsi perfettamente per l'impilamento o l'avvolgimento, qualsiasi spostamento comporta un rallentamento o un eventuale scarto dell'intero assemblaggio delle celle.

Problemi comuni quando le linguette non vengono perforate con precisione

La scarsa qualità delle schede si nota rapidamente in fase di produzione e, più tardi, sul campo.

Durante l'assemblaggio delle celle, le linguette disallineate o sbavate causanoguasti di saldatura—la saldatrice a ultrasuoni crea allarmi o giunzioni deboli che aumentano la resistenza interna.

Nei test di sicurezza, le sbavature possono penetrare nel separatore e innescare cortocircuiti interni durante i test di penetrazione dei chiodi o di sovraccarico.

Nell'uso quotidiano, i bordi ruvidi delle linguette si riscaldano di più perché la corrente si concentra nelle sezioni strette e non danneggiate, provocando una perdita di capacità più rapida o, in casi estremi, una fuga termica.

Le fabbriche che utilizzano stampi manuali o presse punzonatrici a stazione singola di fascia bassa registrano tassi di scarto di5-15%solo a causa di problemi con le schede. Il problema si accumula rapidamente quando si elaborano migliaia di celle al giorno.

Come funziona una macchina punzonatrice nella produzione reale

Un modernomacchina per punzonaturaNon si tratta di una sola pressa, ma di un sistema continuo roll-to-roll. Il foglio esce da un grande rotolo, passa attraverso un sistema di controllo della tensione, viene punzonato ad alta velocità con matrici servo-azionate, quindi lo scarto di materiale di scarto viene riavvolto separatamente mentre il foglio punzonato continua a essere rivestito o tagliato.

La maggior parte delle linee passano a30-100 metri al minuto, a seconda della complessità della linguetta. Le telecamere CCD controllano ogni singola linguetta in tempo reale e scartano quelle difettose prima che raggiungano la lavorazione successiva. I set di matrici sono rivestiti in carburo o addirittura diamantati per una lunga durata, e i sistemi di cambio rapido consentono di passare da linguette da 50 mm a linguette da 120 mm in meno di 30 minuti.

Alcune macchine punzonatrici avanzate possono punzonare linguette sia positive che negative in un'unica passata, oppure possono addirittura punzonare la linguetta e saldare la striscia di nichel nella stessa stazione.

Caratteristiche principali da ricercare in una moderna linea di punzonatura

Cercareazionamenti servoelettricianziché idraulici: garantiscono una precisione ripetibile fino a ±0,01 mm e consumano molta meno energia.

Il controllo della tensione a circuito chiuso mantiene la lamina piatta, evitando che le linguette si allunghino o si raggrinziscano durante la perforazione.

La lubrificazione automatica dello stampo e l'aspirazione dei trucioli impediscono l'accumulo di polvere di alluminio che rovina la qualità dei bordi.

L'ispezione visiva in tempo reale con scarto automatico è ormai uno standard sulle macchine di buona qualità; consente di risparmiare più materiale di quanto si pensi.

La progettazione pronta per l'integrazione (OPC-UA o EtherCAT) consente alla linea di punzonatura di comunicare con il resto del sistema MES, in modo da poter risalire da ogni scheda al suo rotolo padre.

Vantaggi dell'utilizzo di una macchina per punzonatura dedicata

Le fabbriche che passano dalla punzonatura manuale o semiautomatica a una vera e propria linea di punzonatura solitamente riscontrano:

• Riduzione dell'altezza della bava del bordo da 50 µm a meno5 micron
• La resa del materiale migliora del 3-8% perché sono necessarie meno rifiniture
• La resa della saldatura passa dall'85% a oltre il 98%
• Gli scarti complessivi relativi alle schede scendono al di sotto dell'1%

La velocità è ovvia: si perforano centinaia di linguette al minuto anziché decine, ma la costanza è il vero risparmio. Quando ogni linguetta sembra identica, il resto della linea funziona più fluidamente, sono necessari meno operatori per l'ispezione e i clienti ottengono batterie più affidabili.

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