軟包電池包裝工序封口褶皺問題分析

摘要：在軟包電池生產(chǎn)過程中，包裝工序是一道關(guān)鍵工序，封口的合格性直接影響電池的使用壽命和安全性。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，包裝機(jī)封口褶皺問題一直困擾著電池生產(chǎn)企業(yè)。為此，從包裝機(jī)構(gòu)造入手，從沖模、轉(zhuǎn)盤夾具、封頭方面，分析了造成封口褶皺的原因，并提出了相應(yīng)的解決方法。

關(guān)鍵詞：封口褶皺;沖模;轉(zhuǎn)盤夾具;封頭

0 引言

軟包電池在電極車間完成下料后，在組裝車間完成疊片、X光檢測、焊接和包裝工藝，然后烘干、注液，直至流入化成車間。其中，包裝工序是承前啟后的關(guān)鍵工序，若解決不好包裝問題，將直接導(dǎo)致電池報(bào)廢，甚至造成安全問題。因此，需要從包裝機(jī)構(gòu)造入手，分析解決包裝過程中出現(xiàn)的問題，能有效提升組裝車間的產(chǎn)量和生產(chǎn)質(zhì)量。

1 褶皺問題描述

包裝機(jī)對鋁塑膜進(jìn)行裁斷后，由沖模模具進(jìn)行電池的凹坑壓制，轉(zhuǎn)運(yùn)到轉(zhuǎn)盤夾具上后由機(jī)械手吸附焊接好的電池放入凹坑，隨后進(jìn)行上下凹坑的合蓋，使電池被完全包裹。由預(yù)封、終封工序進(jìn)行兩個(gè)極耳的熱封，完成后轉(zhuǎn)入烘干爐。褶皺問題是在終封工序的熱封動(dòng)作時(shí)，在頂封區(qū)域出現(xiàn)不正常的褶皺，是需要解決的問題。封印褶皺如圖1所示，白色區(qū)域即為褶皺，灰色區(qū)域?yàn)檎７庥　?/p>

2 問題分類及解決思路

2.1? ? 沖模

沖模成型后，可能會(huì)使得原本平整的鋁塑膜有拉伸或起伏的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象轉(zhuǎn)到合蓋動(dòng)作時(shí)，就會(huì)因結(jié)合位置的拉伸或起伏程度不一致而導(dǎo)致結(jié)合位置有空隙，這樣熱封時(shí)就會(huì)不齊整，造成褶皺。分析得出導(dǎo)致鋁塑膜拉伸或起伏問題的原因主要有兩種：

（1）沖模模芯水平度不好。模芯有異物或磨損，會(huì)導(dǎo)致其水平度不好。雖然組裝車間屬于無塵車間，但是在模具的拆卸、安裝調(diào)試過程中，會(huì)存在鋁塑膜碎屑和其他異物粘附的情況。因此，需除靜電，清潔異物，用酒精擦拭一遍模芯才可裝回模具。雖然模芯有磨損的情況較少，但仍需要檢查其是否因長期有異物而導(dǎo)致磨損，如果出現(xiàn)明顯的磨損，只能由廠家進(jìn)行專業(yè)的維修和更換。

（2）沖模的契合度不匹配。2個(gè)長方體凹形邊的接觸面存在高低情況，這種問題一般由底座不平導(dǎo)致。底座下面基本不會(huì)有異物進(jìn)去，而只能是壓模的接觸面長期動(dòng)作導(dǎo)致的磨損所致?？梢酝ㄟ^拆卸底座，在底座下面和接觸面對應(yīng)的位置增加銅箔來適當(dāng)調(diào)整高度，墊好銅箔后用千分表確認(rèn)，高低波動(dòng)在0.01 mm以內(nèi)為佳。

2.2? ? 轉(zhuǎn)盤夾具

轉(zhuǎn)盤夾具是指8個(gè)轉(zhuǎn)盤，每個(gè)均由上盤和下盤組成，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)盤本身問題對封印褶皺的影響最大。由于轉(zhuǎn)盤承擔(dān)鋁塑膜定位、電池落坑、傳輸、夾緊、預(yù)封、終封等任務(wù)，這些動(dòng)作均會(huì)導(dǎo)致鋁塑膜受力和變形，造成褶皺。本文重點(diǎn)關(guān)注轉(zhuǎn)盤夾具的水平度、夾緊度、配合度和坑深。

（1）水平度，主要確認(rèn)轉(zhuǎn)盤夾具是否有松動(dòng)或不到位情況。考量8個(gè)轉(zhuǎn)盤的水平位置是否在同一水平，可以通過測量每個(gè)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到同一位置時(shí)，下表面到底板平臺(tái)的垂直高度來確定。當(dāng)轉(zhuǎn)盤的水平高度不一致時(shí)，會(huì)造成封頭位置偏差，影響封印效果。通過調(diào)整轉(zhuǎn)盤的安裝位置和調(diào)節(jié)汽缸實(shí)現(xiàn)8個(gè)轉(zhuǎn)盤水平的一致性。

（2）夾緊度，夾緊度直接影響轉(zhuǎn)盤的合蓋是否徹底，合蓋不徹底會(huì)導(dǎo)致夾不緊，頂部的鋁塑膜會(huì)有起伏，這樣在封印時(shí)就會(huì)受力不均或擠壓，造成褶皺。通過調(diào)整汽缸壓力和更換汽缸可保證夾緊度。

（3）配合度，配合度主要是考慮當(dāng)夾緊壓力達(dá)標(biāo)時(shí)，合蓋后因轉(zhuǎn)盤上下蓋的貼合不緊密導(dǎo)致鋁塑膜變形或擠壓的情況。正常情況下，合蓋動(dòng)作完成后，上下蓋之間的間隙應(yīng)控制在0.1 mm以內(nèi)。通常在檢查夾具沒有明顯磨損的情況下，通過在貼合面增加鐵氟龍膠布的方式可彌補(bǔ)該缺陷，但這種解決方案不是長久之計(jì)，需要針對該產(chǎn)品讓廠家評(píng)估轉(zhuǎn)盤是否合適，否則鐵氟龍膠布的不穩(wěn)定性會(huì)導(dǎo)致批量的產(chǎn)品質(zhì)量問題，對生產(chǎn)現(xiàn)場造成很大影響。

（4）坑深，坑深和電池的厚度需要匹配，但在電池廠家實(shí)際生產(chǎn)過程中，電極片的涂厚涂薄存在不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致同樣的坑深需要配合不同厚度的電池，當(dāng)電池厚度超過坑深的接受程度時(shí)，必然導(dǎo)致出現(xiàn)“小包裝大貨”的情況。這種情況下，電池本體把鋁塑膜頂著封印，就會(huì)存在褶皺情況。廠家可能會(huì)對產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)換代，通過增加電極片來提升電池總?cè)萘浚槍π庐a(chǎn)品進(jìn)行包裝機(jī)的改造卻跟不上產(chǎn)品的替代，也會(huì)導(dǎo)致“小包裝大貨”的情況。這類問題不僅要解決電極車間的下料問題，需要保證極片尺寸的均一性，還要保證新產(chǎn)品所需要的新轉(zhuǎn)盤夾具提前采購安裝調(diào)試，否則無法達(dá)到生產(chǎn)條件。電極車間的極片涂厚可以通過調(diào)整涂布機(jī)的間隙閥來保證漿料量，同時(shí)在涂布機(jī)后面工序的輥壓機(jī)增加厚度檢測工序，一旦超厚即進(jìn)行隔離，避免流入組裝車間。

2.3? ? 封頭

最終進(jìn)行封印動(dòng)作的是封頭，封頭是熱封，溫度在185～210 ℃，對封頭材質(zhì)和它接觸的產(chǎn)品熱屬性有一定要求，因此一旦封頭本身有問題，將會(huì)導(dǎo)致批量的產(chǎn)品質(zhì)量問題。封頭動(dòng)作一般由一個(gè)機(jī)構(gòu)、兩套動(dòng)作完成，即預(yù)封和終封，兩者參數(shù)存在差異。

（1）預(yù)封：當(dāng)轉(zhuǎn)盤夾具到位后，封頭下壓到預(yù)封位置，按參數(shù)設(shè)置進(jìn)行封印。此過程對封印造成影響的主要是預(yù)熱塊的位置，可以通過調(diào)整預(yù)熱塊位置保證預(yù)封效果，同時(shí)對預(yù)封的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置需要慎重，盡量不要做太大修改。如需調(diào)整或驗(yàn)證，注意提前拍照備份，驗(yàn)證完及時(shí)改回參數(shù)。

（2）終封：終封是預(yù)封動(dòng)作的延續(xù)，只是位置上比預(yù)封要低，是直接達(dá)到最終封印的位置，是直接負(fù)距離貼合的，所有加熱、擠壓和熱塑過程都由這個(gè)動(dòng)作完成。終封對產(chǎn)品褶皺的影響因素主要包括封頭磨損、極耳位置、溫度和壓力。

1）封頭磨損。長期的高溫工作，導(dǎo)致封頭表面有輕微的熱變形，結(jié)合長期的熱封動(dòng)作，封頭機(jī)械面會(huì)有所磨損，如果磨損程度超過了熱膨脹程度，就會(huì)造成熱封過程存在間隙，直接造成褶皺。

2）極耳位置。封頭上的凹槽主要是為避開極耳位置，但在封頭調(diào)整位置過程中，可能會(huì)在極耳位置旁邊造成褶皺，這種情況也要避免。

3）溫度和壓力。溫度和壓力主要是針對熱封的具體參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)鋁塑膜的熱屬性存在變化點(diǎn)時(shí)，可以通過更改溫度和壓力來調(diào)整。從現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗(yàn)來看，溫度越低、壓力越大，對褶皺情況的改善效果越好，但也會(huì)隨著頂封厚度變薄，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

3 結(jié)語

軟包電池包裝工序中的封口褶皺問題是設(shè)備原因?qū)е碌囊粋€(gè)質(zhì)量問題，雖然很難克服，但總能找到一定的解決思路，可通過做好如下工作，保證包裝設(shè)備的工作穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)更加復(fù)雜的問題：

（1）養(yǎng)成良好的設(shè)備維修習(xí)慣，運(yùn)用現(xiàn)場5S管理方法，避免異物進(jìn)入到精度要求高的設(shè)備內(nèi)部。

（2）做好設(shè)備的防松工作，減少因振動(dòng)造成機(jī)構(gòu)運(yùn)行異常。

（3）對磨損件進(jìn)行管理，比如裁切刀、封頭，定期外送保養(yǎng)和檢修。

（4）產(chǎn)品更新和設(shè)備更新要同步。

其實(shí)不管是設(shè)備問題，還是產(chǎn)品質(zhì)量問題，實(shí)際上就是因?yàn)樵O(shè)備保養(yǎng)、更新工作沒有做到位，如果將精力投入到平時(shí)的設(shè)備管理維修中或?qū)ｍ?xiàng)工作中，很大程度上就能夠避免產(chǎn)生設(shè)備或產(chǎn)品質(zhì)量問題。因此，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備本身的問題是設(shè)備管理部門工作的重點(diǎn)方向。

收稿日期：2020-05-26

作者簡介：魯健（1988—），男，安徽銅陵人，工程師，主要從事軟包電池生產(chǎn)設(shè)備的維修工作。