Máquina de laminação por transferência de eletrólito sólido para eletrodo

Máquina de laminação por transferência de filme de eletrólito sólido de dupla face para processamento de eletrodos de bateria de estado sólido

Visão geral do produto e aplicações ideais

A TOB-GZYJ-250-20T é uma máquina de laminação por transferência de filme de eletrólito sólido de dupla face projetada para a fabricação de eletrodos de bateria de estado sólido. A máquina transfere dois rolos de filme de eletrólito sólido com suporte de PET simultaneamente para ambas as faces de uma folha de eletrodo anódico ou catódico, produzindo uma estrutura composta de eletrodo-eletrólito através de laminação controlada por calor e pressão. Esta arquitetura — uma única passagem que lamina ambos os lados do eletrodo — elimina a necessidade de virar o eletrodo ou realizar a etapa de laminação duas vezes, melhorando o rendimento e a consistência na fabricação de eletrodos de bateria de estado sólido.

A TOB-GZYJ-250-20T é configurada com três estações de desenrolamento/rebobinamento: um mecanismo de desenrolamento de eletrodo, dois mecanismos de desenrolamento de eletrólito sólido (um para cada lado do eletrodo) e um mecanismo de rebobinamento de eletrodo. O filme suporte de PET, que sustenta a frágil membrana de eletrólito sólido durante o manuseio, é separado durante o processo à medida que o filme de eletrólito é transferido para a superfície do eletrodo. A máquina integra uma unidade de desenrolamento de eletrodo, uma unidade de desenrolamento de eletrólito sólido, uma unidade de laminação por rolos, um sistema de controle de tensão, mecanismos de guia de borda de banda para desenrolamento e rebobinamento, e uma unidade de rebobinamento de eletrodo. Sob temperatura controlada (até 130 °C) e pressão de laminação (até 20 toneladas), o filme de eletrólito é colado à superfície do eletrodo, alcançando uma laminação uniforme nas direções transversal e longitudinal com uma aparência composta de alta qualidade.

Ideal para:

1. P&D de baterias de estado sólido e linhas piloto que fabricam eletrodos compostos nos quais uma camada de eletrólito sólido é colada diretamente a uma folha de cátodo ou ânodo.
2. Grupos de pesquisa que avaliam membranas de eletrólito sólido com suporte de PET e seu processo de transferência para eletrodos.
3. Produção em escala piloto de rolos de eletrodos de bateria totalmente em estado sólido para montagem de células tipo bolsa ou prismáticas.
4. Desenvolvimento de processo para transferência de eletrólito sólido roll-to-roll, onde são necessárias pressão, temperatura e tensão de laminação consistentes.

Precisa confirmar a temperatura e a pressão de laminação ideais para sua membrana de eletrólito sólido e composição de eletrodo específicas? Entre em contato com nossos engenheiros de processo de bateria de estado sólido com os detalhes do seu material.

Onde a etapa de laminação por transferência se encaixa na fabricação de baterias de estado sólido

Na fabricação de uma bateria de íon-lítio totalmente em estado sólido, uma das etapas mais críticas é a formação de uma interface contínua e de baixa resistência entre o eletrólito sólido e o eletrodo. Ao contrário das células de eletrólito líquido, onde o líquido preenche todos os vazios interfaciais, uma célula de estado sólido requer que a camada de eletrólito esteja em contato íntimo e uniforme com a superfície do eletrodo. A TOB-GZYJ-250-20T atende a esse requisito transferindo o filme de eletrólito sólido diretamente para ambas as faces do eletrodo sob calor e pressão controlados.

A sequência típica de fabricação de eletrodos de estado sólido é:

1. Preparação da folha de eletrodo: O material ativo do cátodo ou ânodo é revestido sobre uma folha coletora de corrente usando revestimento de pasta convencional, secagem e calandragem.
2. Preparação do filme de eletrólito: O eletrólito sólido (à base de óxido, sulfeto ou polímero) é formado em uma membrana fina e autossustentável, tipicamente moldada sobre um filme suporte de PET para suporte mecânico.
3. Laminação por transferência (o papel da TOB-GZYJ-250-20T): O filme de eletrólito com suporte de PET é transferido para a superfície do eletrodo sob calor e pressão. A TOB-GZYJ-250-20T realiza isso para ambos os lados do eletrodo em uma única passagem, usando duas estações independentes de desenrolamento de filme de eletrólito.
4. Acabamento do eletrodo composto: O composto de eletrodo-eletrólito laminado é aparado e o suporte de PET é removido, deixando a camada de eletrólito exposta para a montagem subsequente da célula.
5. Montagem da célula: O eletrodo composto é combinado com o eletrodo oposto e os componentes restantes da célula.

A natureza roll-to-roll da TOB-GZYJ-250-20T a torna particularmente adequada para processamento contínuo em escala piloto. Os servomotores de torque fornecem tensão constante (0–30 N) para um rebobinamento firme e uniforme, enquanto o sistema de guia de borda de banda mantém o alinhamento dentro de ±0,5 mm — essencial para garantir que o filme de eletrólito seja transferido precisamente para a superfície do eletrodo sem desalinhamento.

Como opera o sistema de laminação por transferência de dupla face

A TOB-GZYJ-250-20T coordena três caminhos de desenrolamento/rebobinamento e uma unidade de prensa de rolos aquecidos para realizar a transferência de eletrólito de dupla face em uma única passagem:

1. Desenrolamento do eletrodo: O rolo de eletrodo revestido é carregado em um eixo expansível pneumático de 3 polegadas e desenrolado sob tensão controlada. O eletrodo passa pelo mecanismo de guia de borda de banda, que corrige o alinhamento lateral para dentro de ±0,5 mm.
2. Desenrolamento de eletrólito sólido: Dois rolos de filme de eletrólito sólido com suporte de PET são carregados em estações de desenrolamento separadas — um para a face superior do eletrodo, um para a face inferior. Cada caminho de filme inclui seu próprio controle de tensão e guia de borda de banda, garantindo que os filmes de eletrólito estejam alinhados com o eletrodo em ambos os lados.
3. Laminação por prensa de rolos aquecidos: O eletrodo e os dois filmes de eletrólito convergem na seção de prensa de rolos. Os rolos (Ø150 mm × 250 mm de largura) são aquecidos por sistemas de aquecimento de rolos superior e inferior, com a temperatura ajustável da temperatura ambiente até 130 °C e exibida digitalmente. A pressão de laminação, fornecida por uma bomba de óleo elétrica acionada por servo, é ajustável até um máximo de 20 toneladas. O vão de laminação é definido por um mecanismo de ajuste de bloco de cunha acionado por servomotor, com uma faixa de vão de 0–2 mm e uma precisão de ±3 μm. O vão é exibido em um medidor de mostrador digital.
4. Transferência e formação do composto: Sob o efeito combinado de calor e pressão, o filme de eletrólito sólido é liberado do suporte de PET e colado à superfície do eletrodo. O suporte de PET é separado e rebobinado em seu próprio mecanismo de recolhimento. Como o processo é uma operação de laminação a quente, a laminação alcança uma colagem uniforme nas direções transversal e longitudinal, com uma aparência composta de alta qualidade.
5. Rebobinamento do eletrodo: O eletrodo laminado de dupla face acabado é rebobinado em um eixo pneumático de 3 polegadas sob tensão constante (0–30 N), produzindo um rolo firme e uniforme para processamento posterior.

Principais características do projeto mecânico (conforme especificado):

• O mecanismo de laminação usa um projeto de laminação balanceado hidraulicamente patenteado, proporcionando retenção de pressão estável e laminação uniforme nas direções transversal e longitudinal.
• A bomba de óleo elétrica acionada por servo oferece controle de pressão preciso com operação estável.
• O mecanismo de ajuste de vão de bloco de cunha oferece alta precisão de ajuste e operação conveniente.
• O controlador de temperatura fornece display digital e controle de temperatura ajustável com uma precisão de controle de ±2 °C.
• A máquina é equipada com uma função de controle de tensão usando servomotores de torque, garantindo tensão constante para um rebobinamento firme e alinhado.
• As estações de desenrolamento e rebobinamento são equipadas com guia de borda de banda, com uma precisão de alinhamento de correção de ±0,5 mm.

Principais vantagens de engenharia da TOB-GZYJ-250-20T

• Laminação de dupla face em uma única passagem- O TOB-GZYJ-250-20T transfere o filme de eletrólito sólido para ambas as faces do eletrodo simultaneamente, usando duas estações independentes de desenrolamento de filme de eletrólito. Isso elimina a necessidade de virar o eletrodo entre as passagens, reduzindo pela metade as etapas de manuseio e melhorando a consistência do alinhamento entre os dois lados.
• Alta força de laminação com controle preciso de pressão (máx. 20 T)- A pressão de laminação é fornecida por uma bomba de óleo elétrica acionada por servo e é ajustável até 20 toneladas. O design patenteado de laminação com equilíbrio hidráulico garante uma retenção de pressão estável em toda a largura do rolo, o que é essencial para uma espessura de laminação uniforme na direção transversal.
• Laminação aquecida com controle digital de temperatura (TA–130 °C, ±2 °C)- Tanto o rolo superior quanto o inferior são aquecidos, e a temperatura é ajustável da temperatura ambiente até 130 °C com uma precisão de controle de ±2 °C. O display digital permite que o operador defina e monitore a temperatura com precisão, garantindo que o filme de eletrólito atinja a temperatura de amolecimento ou colagem apropriada para uma transferência confiável.
• Precisão de folga e laminação (±3 μm)- A folga de laminação, ajustável de 0 a 2 mm, é definida por um mecanismo de bloco de cunha acionado por servomotor e exibida em um medidor de mostrador digital. A precisão de laminação de ±3 μm garante que a espessura do eletrodo composto seja consistente ao longo do rolo, o que é fundamental para manter um contato interfacial uniforme entre o eletrólito e o eletrodo.
• Controle de tensão constante (0–30 N) com servomotores de torque- Os servomotores de torque fornecem controle de tensão constante durante todo o processo de desenrolamento e rebobinamento, garantindo que a folha de eletrodo fina e o filme de eletrólito com suporte de PET sejam manuseados sem esticar ou enrugar. O rebobinamento é firme e alinhado, produzindo um rolo pronto para processamento posterior.
• Guia de borda da banda com alinhamento de ±0,5 mm- As estações de desenrolamento e rebobinamento são equipadas com mecanismos de guia de borda da banda que mantêm o alinhamento lateral dentro de ±0,5 mm. Essa precisão de alinhamento é essencial para garantir que o filme de eletrólito seja transferido exatamente para a superfície do eletrodo sem saliências nas bordas ou desalinhamento.
• Controle por CLP e IHM -A máquina é controlada por um CLP com uma interface homem-máquina (IHM), permitindo que todos os parâmetros do processo — temperatura, pressão, folga, velocidade e tensão — sejam definidos e monitorados convenientemente. A faixa de velocidade de laminação de 0,2–4,7 m/min oferece flexibilidade tanto para o desenvolvimento de processos lentos e cuidadosos quanto para uma produção piloto mais rápida.

Especificações técnicas

Dimensões e peso da máquina

Parâmetros de processo recomendados

Os parâmetros a seguir são pontos de partida para a TOB-GZYJ-250-20T ao laminar um filme de eletrólito sólido com suporte de PET típico em um eletrodo. Otimize para sua composição de eletrólito e design de eletrodo específicos.

Perguntas frequentes de engenharia

P1: Qual é a função do filme transportador de PET neste processo?

A membrana de eletrólito sólido é mecanicamente frágil e difícil de manusear como um filme independente, especialmente em espessuras finas. A fundição do eletrólito em um filme transportador de PET fornece suporte mecânico durante o desenrolamento, transferência e laminação. Durante a etapa de laminação a quente, o eletrólito é liberado do PET e colado à superfície do eletrodo, e o transportador de PET é rebobinado separadamente. O TOB-GZYJ-250-20T foi projetado para lidar com este processo baseado em transportador.

P2: O TOB-GZYJ-250-20T pode laminar eletrólitos sólidos à base de óxido, sulfeto ou polímero?

O processo de laminação aquecida da máquina é adequado para filmes de eletrólito sólido que amolecem ou aderem sob calor e pressão. Filmes de eletrólito à base de polímero e muitos à base de óxido podem ser transferidos a temperaturas de até 130 °C. Para eletrólitos à base de sulfeto, que são sensíveis à umidade, a máquina deve ser operada em uma sala seca ou em ambiente de atmosfera inerte, e os parâmetros do processo (temperatura e pressão) devem ser otimizados para o material de sulfeto específico. Entre em contato com a TOB para discutir seu tipo específico de eletrólito.

P3: Como a laminação de dupla face é realizada em uma única passagem?

O caminho do eletrodo e dois caminhos independentes de filme de eletrólito convergem no ponto de pressão do rolo. Um filme de eletrólito entra por cima do eletrodo, o outro por baixo. Os rolos aquecidos colam ambos os filmes às respectivas faces do eletrodo simultaneamente, e os dois transportadores de PET são separados e rebobinados em seus próprios mecanismos de recolhimento. Este design de dupla face de passagem única é a característica definidora do TOB-GZYJ-250-20T.

P4: Que manutenção o sistema hidráulico requer?

O sistema hidráulico usa óleo hidráulico antidesgaste 68#. O nível e a condição do óleo devem ser verificados mensalmente, e o óleo deve ser substituído de acordo com o cronograma de manutenção (normalmente anualmente, ou antes se parecer leitoso ou contaminado). A bomba de óleo elétrica acionada por servo e o mecanismo de laminação balanceado hidraulicamente devem ser inspecionados quanto a vazamentos e distribuição uniforme de pressão durante a manutenção de rotina.

P5: Qual é o diâmetro máximo de rolo que pode ser processado?

O diâmetro máximo do rolo de desenrolamento/rebobinamento é de 250 mm, usando eixos expansíveis pneumáticos de 3 polegadas. Isso acomoda rolos típicos de eletrodos e filmes de eletrólito em escala piloto. A máquina é configurada com três estações de desenrolamento/rebobinamento: uma para o eletrodo, duas para os filmes de eletrólito sólido (com seus transportadores de PET) e uma para o eletrodo composto acabado.

Pronto para integrar uma etapa de laminação de transferência de eletrólito sólido de dupla face em sua linha de produção de eletrodos de bateria de estado sólido? Solicite uma cotação para o TOB-GZYJ-250-20T, especificando a largura do seu eletrodo, o tipo de filme de eletrólito e a produtividade desejada. Nossos engenheiros de processo de bateria de estado sólido podem fornecer uma proposta técnica e os parâmetros iniciais recomendados.

tob.amy@tobmachine.com | +86 181 2071 5609

Você também pode precisar de

1. Equipamentos para baterias de estado sólido — Explore a gama completa de equipamentos de fabricação de baterias de estado sólido da TOB, desde a síntese de pó e formação de filme de eletrólito até a montagem e teste de células. O TOB-GZYJ-250-20T integra-se a esta linha para formar um sistema completo de produção de eletrodos de estado sólido.
2. Materiais para baterias de estado sólido— Obtenha pós de eletrólito sólido, filmes transportadores de PET e materiais ativos de eletrodo que combinam com o processo de laminação por transferência TOB-GZYJ-250-20T para pesquisa e produção de baterias de estado sólido.