鋰電池化成設備的研發論(專業版)

　　

【正文】 在保證導軌其它要求的前提下，應 當使導軌的結構簡單，以便于加工、測量、裝配和調整，來降低成本。 (6)耐腐蝕性好，使得機架結構在服務期限內應當盡量少地修理。 機架設計 1）機架設計準則 底座、機架、箱體、基板等零件都屬于機架零件。通過相應的電磁換向閥進入氣動執行元件，分別驅動氣缸 1 的左右移動、氣缸 2 的上升下降運動 . 升降氣缸設計 升降氣缸運動參數 升降行程 35mm 升降速度 5/mms 1）所要克服的重力 G=170Kg? 10=1780 N 2）氣缸的直徑 本氣缸主要帶動升降板升降 ，氣缸必須克服升降板的重力和活塞桿工作時的總阻力，其公式為 : zt FFPDF ??? 421 ? (31) 式中 : 1F 活塞桿上的推力， N tF 升降板重力 G， N zF 氣缸工作時的總阻力， N P 氣缸工作壓力， Pa 在設計中，必須考慮負載率 ? 的影響，則 : 24tz DpFF ???? 由以上分析得氣缸的直徑 : 4( )ztFFD p???? (32) 代入有關數據，可得 所以 : ?D 4( )ztFFpn? ??64 (490 1780)1 10????? ( )mm? 查有關手冊圓整，得 63D mm? 由 ??Dd ,可得活塞桿直徑 : ( ) 13 D m m? ? ? ? 圓整后，取活塞桿直徑 16d mm? 校核，按公式 ][)4//( 21 ?? ?dF 有 : ])[/14( ??Fd ? 其中， [? ] MPa120? 則 : 0. 5[ 4 ( 490 178 0) / 120 ]d ?? ? ? ? 16?? 滿足實際設計要求。 A、過充保護：電池過度充能將會破壞掉正極結構從而影響到了它的壽命和性能；而與此同時過度的充電 使得電解液分解，它的內部壓力過高會導致漏液等等的問題；因此必須要在 的恒壓下再充電； B、過放保護：過度放會使活性物質的恢復很困難，因此也要有線路保護的控制。同質量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護維護又半年”，最多也就 1— 年時間，而磷酸鐵的鋰電池在同樣的條件下，將達到７ ~８年可以說是 終身制 。 鋰離子電池原理 一個鋰離子電池主要由正極、負極、電解液及隔膜組成，外加正負極引線，安全閥， PTC（正溫度控制端子），電池殼等。此外，有專家認為，蓄電池使用壽命還不長，造成高額使用成本，成為其商業化的一大瓶頸。1 緒 論 課題研究的背景 鋰離子電池是 20世紀 90年代出現的綠色高能環保電池，具有能量密度高、環境友好、無記憶效應、循環壽命長、自放電少等突出的優點，其生產流程主要由涂布、切片、疊片、注液、化成以及測試等組成。 1） 超快充電技術 用傳統的慢速充電法，純電動汽車充滿一次電需要好幾個小時。雖然鋰離子電池種類繁多，但其工作原理大致相同。綜上所述，性價比是鉛酸電池的 5 倍以上。 2 總體方案設計 任務要求及參數 據現有的鋰電池化成工藝要求，設計一種化成設備，具有極耳間距調整、極片或極板夾緊以及充放電功能，完成該化成設備的機械結構設計、主要零件的力分析、完成該設備三維建模及仿真。 3）缸筒壁厚的設計 缸筒直接承受壓縮空氣壓力，必須有一定厚度。 機架零件 可劃分為四大類：即機座類、機架類、基板類和箱殼類 ， 對機架零件一般可提出下列要求 : (1)工況要求：即任何的機架所出的設計，第一應該保證機器所需的特定工作要求。 (7)有導軌的機架要求機架導軌面受力合理，耐磨性要好。 上述六點要求是相互影響的。 6）結構工藝性要好。 (5)抗振性能好。支撐板、絕緣層、電極層、模框由螺栓聯接，彈簧電極與銅片電極層焊接在一起。氣源出來的氣體經過二聯件處理后進入到匯流板。 3)保護線路的控制。 鋰離子電池的優點 1)超長壽命，鉛酸電池具有長壽命，它的循環的壽命在 300 次左右，能達到的最高也就 500 次，而磷酸鐵鋰電池，循環的壽命可以達到 2022 次以上，標準充電（ 5 小時率）使用，也可以達到近 2022 次。其工作原理如下：交流傳動系統中的永磁式三相同步伺服交流電動機緊湊地收藏于車輪內，電動機的轉子通過轉子托架 與車輪輪轂相聯，而輪轂支撐于轉向節上，輪胎隨同電動機的轉子一同旋轉；而電動機的定子則通過定子托板、輪轂、轉向節連接于車身上。另一方面，我國鋰離子電池所需隔膜材料基本依賴進口，成本尚待減少。化成是鋰電池生產過程中的重要工序，它 是鋰電池形成電池后的第一次活化充放電過程，正極鋰離子通過電解液在電流作用下嵌入負極石墨形成電勢，產生電壓，化成的好 壞 很大程度上決定了這個電池的使用壽命價值 。這雖然能夠保證相對比較長的續駛里程，但因為要安裝許多電池，增加了車輛的重量以及成本，對電池一致性的要求也比較高。充電時，鋰離子從正極材料中脫嵌，經過隔膜和電解液，嵌入到負極材料中，放電以相反過程進行。 2)使用安全，磷酸鐵鋰電池能夠充分地解決鈷酸鋰和錳酸鋰所產生的安全隱患問題，錳酸鋰和鈷酸鋰在劇烈的碰撞下會爆炸，這對于消費者的生命財產構成威脅，而磷酸鐵鋰經過了嚴謹的安全測試，它即使在最惡劣的交通事故下也不會爆炸，是最特色的鋰電池。 以 18650鋰電池為例， 18650這 幾個數字，代表外表尺寸： 18指電池直徑 650指電池高度 升降機構方案 升降機構方案一：絲杠傳動 如下圖所示，采用步進電機和絲杠帶動電極工作臺升降。一般氣缸缸筒壁厚與內徑之比小 于或等于 1/10，其壁厚可按薄壁筒公式計算 : ][2/ ?? pDP? (33) 式中 :? 缸筒壁厚， mm D 氣缸內徑， mm pP 實驗壓力，取 PPp ? , Pa 材料為 :ZL3,[? ]=6MPa 代入己知數據，則壁厚為 : ][2/ ?? pDP? 566 5 6 1 0 /( 2 6 1 0 )3 .2 5 ( )mm? ? ? ? ?? 取 5mm?? ，則缸筒外徑為 : 1 6 3 5 2 7 3 ( )D m m? ? ? ? 進料氣缸設計 進料氣缸運動參數 伸縮行程 1100mm 伸縮速度 200 /mms 最大加速度 1m/s2 1）所要克服的摩擦阻力 f=150Kg? 10? =255N 2）氣缸的直徑 本氣缸主要帶動移動板伸縮，氣缸必須克服移動板和活塞桿工作時的總阻力，其公式為 : 21 4 zDPF f F?? ? ? (34) 式中 : 1F 活塞桿上的推力， 1 150 1 150F ma? ? ? ?N tF 升降板重力 G， N zF 氣缸工作時的總阻力， N P 氣缸工作壓力， Pa 在設計中，必須考慮負載率 ? 的影響，則 : 21 4tz DpF F F ??? ? ? 由以上分析得氣缸的直徑 : 14 ( )ztF F FD p????? (35) 代入有關數據，可得 所以 : ?D 14( )ztF F Fpn????64 (5 5 0 2 5 5 1 5 0 )1 1 0?? ? ??? ( )mm? 查有關手冊圓整，得 50D mm? 由 ??Dd ,可得活塞桿直徑 : ( 0. 2 0. 3 ) 10 15d D m m? ? ? ? 圓整后，取活塞桿直徑 15d mm? 校核，按公式 ][)4//( 21 ?? ?dF 有 : ])[/14( ??Fd ? 其中， [? ] MPa120? 則 : 0. 5[ 4 ( 550 255 150 ) / 120 ]d ?? ? ? ? ? 16?? 滿足實際設計要求。比如，要保證該機架上的零部件能夠運轉順利，機架上的外形或者結構的內部結構不致有阻礙的運動件所通過的突起 ,設置來執行某一種工況必要的平臺；保證其上下料要求、以及人工簡便的操作以及安全等。 2）機架 圖 43 機架 燕尾導軌設計 沿著給定的方向直線運動。 導軌設計的主要內容 ： 設計導軌要有以下幾方面的內容： 1）根據其工作的條件，來選擇適當的導軌型號。應當保證導軌在工作溫度的變化的條件下，仍然能夠正常工作。 (4)結構設計要合理，工