5V6A naald-bed formatie- en sorteersysteem voor cilindrische cellen met energieterugwinning

TOB-INVP-V5C6D6 5V6A Naald-bed cilindrische cel formatie- en graderingssysteem met energieterugwinning

Productoverzicht en ideale toepassingen

De TOB-INVP-V5C6D6 is een 5V6A naald-bed cilindrische cel formatie- en graderingssysteem met een energieterugwinningsarchitectuur. Het is ontworpen voor de nauwkeurig gecontroleerde formatie (eerste lading), capaciteitsgradering en elektrische tests van lithium-ion cilindrische cellen, waarbij de nauwkeurigheid die nodig is voor betrouwbare celclassificatie wordt gecombineerd met een aanzienlijke vermindering van het energieverbruik in vergelijking met conventionele ontlaad-via-weerstand-systemen.

Het systeem hanteert een modulaire structuur in twee fasen. De eerste fase is een hoogefficiënte gelijkrichtmodule die driefasige wisselstroom uit het lichtnet omzet in een gereguleerde gelijkstroombus met een hoge arbeidsfactor (>0,99 onder nominale omstandigheden) en lage stroomvervorming (totale harmonische vervorming van de ingangsstroom, THDI, onder 5 %). De tweede fase is een bank van onafhankelijke gelijkstroommodules, waarbij elke module een enkel celkanaal aanstuurt. Elk kanaal wordt gevoed door zijn eigen constante-stroom/constante-spanningsbron, wat onafhankelijke, uiterst nauwkeurige controle over elke geteste cel biedt. Omdat de gelijkrichterfase wordt gedeeld terwijl de gelijkstroomfase per kanaal is, biedt de architectuur zowel configuratieflexibiliteit als de elektrische isolatie die nodig is voor betrouwbare tests van meerdere cellen.

Het naald-bedmechanisme is het bepalende kenmerk van de TOB-INVP-V5C6D6. Elke cel wordt gecontacteerd door een veerbelaste drie-pins sonde-eenheid (identieke drie-pins componenten op zowel de bovenste als onderste sondes) met een nominale contactweerstand van niet meer dan 10 mΩ op een schoon celoppervlak. Het naald-bed wordt aangedreven door een pneumatisch systeem met dubbele cilinder, waarbij elke laag onafhankelijk beweegt, zodat de gehele bank sondes kan worden opgetild en neergelaten voor snel laden en lossen van cellen. Dit ontwerp is specifiek geconfigureerd voor 32600 en 32900 cilindrische cellen, die in een 16×16 tray (256 cellen per laag) worden geladen. De kast herbergt drie lagen, wat 768 kanalen per kast oplevert.

Tijdens bedrijf ontlaadt de TOB-INVP-V5C6D6 cellen via een bidirectionele omvormer die de teruggewonnen energie terugvoert naar het wisselstroomnet van de fabriek. De algehele efficiëntie van de energieterugwinning overschrijdt 65 % onder nominale omstandigheden, en de laadefficiëntie overschrijdt 70 %, waardoor het systeem onder dezelfde testomstandigheden ongeveer 50 % van de elektriciteit van een conventioneel niet-regeneratief systeem verbruikt. Omdat het ontlaadvermogen niet als warmte in het laboratorium wordt afgevoerd, wordt de omgevingstemperatuur van de productieruimte met 5–15 °C verlaagd, wat de belasting van het airconditioningsysteem van de faciliteit verder vermindert.

Ideaal voor:

• Fabrikanten van cilindrische lithium-ioncellen die formatie, gradering en elektrische tests uitvoeren van 32600 en 32900 cellen in massaproductie.
• Energieopslag- en EV-batterijfabrieken die de elektriciteitskosten en warmtebelasting in verband met de formatie- en graderingsstap moeten minimaliseren.
• Pilot- en kleinschalige productielijnen die een modulair systeem met een hoog aantal kanalen nodig hebben, met onafhankelijke controle per kanaal en flexibele procesprogrammering.
• Kwaliteitscontroleafdelingen die volledige traceerbaarheid, barcode-integratie en een gedocumenteerde beschermings- en alarmlogica vereisen voor onbeheerd gebruik gedurende lange tijd.

Moet u de tray-indeling en sondeconfiguratie voor uw specifieke cilindrische celafmetingen bevestigen? Neem contact op met onze ingenieurs voor formatiesystemen met uw celtekening en tray-specificatie.

Waar formatie en gradering passen in de productie van cilindrische cellen

In de productieketen voor een cilindrische lithium-ioncel vindt de formatie- en graderingsstap plaats na de celassemblage (wikkelen, inbrengen in de behuizing, lipjes lassen, elektrolyt vullen en dop verzegelen) en voordat de voltooide cel wordt gesorteerd in pakketten of verzonden. De volgorde is:

• Celassemblage – De jellyroll wordt in de stalen behuizing geplaatst, lipjes worden gelast, elektrolyt wordt gevuld en de dop wordt vastgeklemd.
• Formatie (de rol van de TOB-INVP-V5C6D6) – De eerste lading wordt toegepast onder een nauwkeurig geprogrammeerd stroom/spanningsprofiel, waarbij de solid-electrolyte interphase (SEI) op de anode wordt gevormd en de celchemie wordt geactiveerd.
• Gradering – De cel wordt ontladen en opnieuw opgeladen om de werkelijke capaciteit, energie en interne weerstand te meten. Cellen worden vervolgens gesorteerd in capaciteitsbakken.
• Eindinspectie en verpakking – OCV-controle, visuele inspectie en verpakking.

De TOB-INVP-V5C6D6 voert zowel formatie als gradering uit in één verwerkingscyclus: de cel wordt één keer in het naald-bed geplaatst en blijft daar gedurende de gehele geprogrammeerde reeks. De tray met 256 cellen wordt in elke laag geladen, het mechanisme met dubbele cilinder laat het naald-bed op de cellen zakken en het proces verloopt onbeheerd onder de beschermings- en bewakingslogica die hieronder wordt beschreven.

Omdat elk van de 768 kanalen onafhankelijk wordt gecontroleerd en bewaakt, heeft een enkele cel die een afwijking vertoont geen invloed op de rest van de batch. De beschermingsparameters van het kanaal—individueel ingesteld voor elk type stap (CC-lading, CV-lading, CC-ontlading, rust)—beëindigen de test van die cel terwijl de overige kanalen hun programma voortzetten.

Hoe het energieterugwinningssysteem voor formatie en gradering werkt

De TOB-INVP-V5C6D6 gebruikt een stroomarchitectuur in twee fasen en een bidirectionele omvormer om de energie terug te winnen die vrijkomt tijdens het ontladen van de cel.

• Stroomverloop tijdens laden: Driefasige wisselstroom (380 V ± 15 %, 50 Hz ± 10 %) komt de gelijkrichterfase binnen, die deze omzet in een gereguleerde gelijkstroombus met een arbeidsfactor boven 0,99 en een totale harmonische vervorming van de ingangsstroom onder 5 %. De gelijkstroommodule van elk kanaal haalt stroom uit deze bus en regelt de laadstroom naar de cel onder constante-stroom- of constante-spanningscontrole. De laadefficiëntie overschrijdt 70 % (gemeten bij 380 V wisselstroomnet met de batterij volledig belast tijdens ontlading). De energie die beschikbaar is voor het laden wordt uit het net gehaald plus de energie die wordt teruggewonnen uit cellen die tegelijkertijd ontladen.
• Stroomverloop tijdens ontladen: Wanneer een cel wordt ontladen, verhoogt de gelijkstroommodule per kanaal eerst de celspanning naar de interne gelijkstroombus. De bidirectionele omvormer zet deze gelijkstroomenergie vervolgens om in wisselstroom, synchroniseert deze met het fabrieksnet en voert deze terug naar het lokale wisselstroomdistributienetwerk. De teruggewonnen energie wordt bij voorkeur verbruikt door andere apparatuur op dezelfde bus—inclusief cellen die in andere kanalen worden opgeladen—en elk overschot wordt teruggevoerd naar het bredere net. De algehele efficiëntie van de energieterugwinning overschrijdt 65 % onder nominale omstandigheden (gemeten bij 380 V wisselstroomnet met de batterij volledig belast tijdens ontlading).
• Gedistribueerde digitale signaalverwerking: Het systeem verwerkt alle meet- en stuursignalen op het laagste hardwareniveau in plaats van ruwe analoge signalen over lange kabels te verzenden. De stroom en spanning van elk kanaal worden lokaal gedigitaliseerd en als digitale data naar de centrale controller verzonden. Deze gedistribueerde architectuur minimaliseert elektromagnetische interferentie en verbetert de bemonsterings- en controlenauwkeurigheid aanzienlijk.
• Industriële DSP-controle: Een hoogwaardige DSP van industriële kwaliteit dient als de belangrijkste stuurchip, die de verwerkingskracht en betrouwbaarheid biedt die nodig zijn voor een systeem met 768 kanalen dat gedurende lange perioden onbeheerd draait. De DSP coördineert de gelijkstroommodules per kanaal, de gelijkrichterfase, de bidirectionele omvormer, de pneumatische actuatoren van het naald-bed en de communicatie met de hostcomputer.

Belangrijkste systeemmogelijkheden

1. Modulaire architectuur in twee fasen met onafhankelijke kanaalcontrole - De gelijkrichterfase (gedeeld) en de gelijkstroommodulefase (per kanaal) scheiden de functies van bulk wisselstroom-naar-gelijkstroomconversie van stroom/spanningsregeling per cel. Dit ontwerp biedt een hoge gelijkrichterefficiëntie, lage vervorming van de ingangsstroom en onafhankelijke uiterst nauwkeurige controle van elk kanaal. Een defect in één gelijkstroommodule heeft geen invloed op de andere.
2. Aanzienlijke energiebesparingen en lagere warmtebelasting in de fabriek - Onder dezelfde omstandigheden bedraagt het stroomverbruik van de TOB-INVP-V5C6D6 50% van dat van een conventioneel systeem, en kan de omgevingstemperatuur van de productieruimte met 5–15 °C worden verlaagd. Beide cijfers zijn directe gevolgen van het energie-terugkoppelingsontlaadpad: in plaats van de ontladingsenergie als warmte in een weerstandsbank te dissiperen, voert de omvormer deze terug naar het elektriciteitsnet. Een lagere omgevingstemperatuur vermindert ook de belasting van het airconditioningsysteem van de faciliteit, wat zorgt voor een cumulatieve energiebesparing.
3. Lage harmonischen op het net (THDI - De gelijkrichtertrap is ontworpen om stroom te trekken met een totale harmonische vervorming van minder dan 5%, wat veel beter is dan de vervorming die wordt geproduceerd door conventionele thyristor-gebaseerde laadgelijkrichters. Dit vermindert de interferentie met andere apparatuur op het fabrieksnet en kan de noodzaak voor externe harmonische filters voorkomen.
4. Software- en hardwarebeveiliging op meerdere niveaus - Voor elk staptype (CC-laden, CV-laden, CC-ontladen, rust, enz.) kunnen afzonderlijke beveiligingsparameters en -methoden worden geconfigureerd. Als er tijdens de test een afwijking optreedt, wordt het betreffende kanaal onmiddellijk beëindigd. Er is een breed scala aan beveiligingsfuncties aanwezig: overschrijding van netspanning/-frequentie, omgekeerde batterijaansluiting, boven- en ondergrenzen voor spanning/stroom, capaciteitslimieten, temperatuurbewaking, detectie van de lade-positie, abnormale luchtdruk, rookalarm en een noodstopknop. Verschillende van deze beveiligingen zorgen ervoor dat het naaldbed automatisch opent en de run pauzeert; het systeem kan vervolgens hervatten vanaf het onderbrekingspunt zonder het hele proces opnieuw te starten.
5. 768 kanalen per kast (3 lagen × 256 kanalen) - Elke kast bevat drie naaldbedlagen, die elk plaats bieden aan een 16×16 cellenlade (256 cellen), wat een totaal van 768 kanalen per kast oplevert. Eén hostcomputer kan maximaal zes kasten aansturen.
6. Onbeheerde werking met uitgebreide bewaking - Het systeem is ontworpen voor langdurige, onbeheerde werking. Temperatuurbewaking is voorzien op maximaal 8 detectiepunten per laag; als een te hoge temperatuur wordt gedetecteerd, opent het naaldbed automatisch en pauzeert de run, waarbij de temperatuur wordt bemonsterd en gelogd in de bedieningsinterface. Communicatieonderbreking van meer dan 1 minuut pauzeert de kanalen automatisch, en het proces wordt hervat zodra de communicatie is hersteld.
7. Flexibele procesprogrammering en sorteervoorwaarden - De besturingssoftware ondersteunt CC-laden, CV-laden, CC-CV-laden, CC-ontladen en ruststappen, met maximaal 5000 cycli. Sorteervoorwaarden kunnen gebaseerd zijn op capaciteit (stap-beëindigingscapaciteit, platformcapaciteit), tijd (stap-beëindigingstijd, platformtijd), spanning (huidige spanning, stap-eindspanning) of MPV. Aangepaste sorteervoorwaarden kunnen op verzoek worden toegevoegd.
8. Volledige traceerbaarheid met barcode-integratie en lokale database - De benodigde gegevens worden naar een lokale database geschreven; in combinatie met de barcode-invoerfunctie kan de geschiedenis van elke cel worden getraceerd. Elk kanaal bewaart de meest recente 5 testrecords, en de barcodescanfunctie maakt het mogelijk om direct de historische gegevens voor een bepaalde barcode op te halen. Gegevens kunnen worden geëxporteerd in Excel-formaat.
9. Pre-test (contactcontrole) functie - De operator kan laadstroom- en tijdparameters instellen om een naaldbed-contacttest uit te voeren voordat het hoofdproces begint. Als het aantal kanalen met slecht contact een door de gebruiker ingestelde limiet overschrijdt, gaat het naaldbed automatisch omhoog en gaat de run niet door; anders begint het normale proces. Deze functie voorkomt verspilling van een volledige formatierun veroorzaakt door een of meer kanalen met slecht sondecontact.
10. Voortzetting na stroomuitval - Als de computer of de apparatuur plotseling stroom verliest, kan het systeem het proces handmatig hervatten vanaf de status op het moment van stroomverlies wanneer de apparatuur de volgende keer wordt opgestart, waardoor het verlies van een lopende batch wordt voorkomen.

Volledige technische specificaties

Productconfiguratie

Technische documentatie en softwaretaal: Chinees en Engels (uitbreidbaar); machine-exterieuridentificatie in het Chinees en Engels (uitbreidbaar).

Volume en gewicht

Geluid, bliksem en beschermingsklasse

Veiligheidsnaleving

Koelmethode: Geforceerde luchtkoeling; 9 ventilatoren per laag; lucht wordt aan de bovenkant naar buiten gezogen.

Elektrische kenmerken

Basis elektrische parameters

Nauwkeurigheidsparameters

Sondes en lade

Omgevingscondities

Beveiligingsfuncties en logica

Basis functionele mogelijkheden

Praktische gebruiks- en onderhoudsaanbevelingen

• Uitlijning van tray en sonde: Zorg ervoor dat de 16×16 tray correct is geplaatst en uitgelijnd met het naaldbed voordat deze wordt neergelaten. De driepolige sonde-assemblages moeten schoon en vrij van oxide of olie zijn; de nominale contactweerstand van 10 mΩ is alleen haalbaar op een schoon celoppervlak. Inspecteer en reinig de sondepunten periodiek.
• Persluchttoevoer: Het naaldbedmechanisme met dubbele cilinder vereist een persluchttoevoer van ten minste 0,5 MPa. Een schone, droge en gereguleerde toevoer is essentieel voor een consistente beweging van het naaldbed. Controleer de luchtdruk dagelijks en zorg ervoor dat de beveiliging tegen abnormale luchtdruk is ingeschakeld.
• Netaansluiting: Het systeem verbruikt driefasige 380 V AC (5-draads) en is gevoelig voor netspanning en frequentie. Controleer of de netvoeding binnen de gespecificeerde ±15 % spannings- en ±10 % frequentiebereiken valt. De beveiligingslogica van het systeem vergrendelt de omvormer als het net deze limieten overschrijdt; een herstart na uitschakeling is dan vereist.
• Omgevingscondities: De gespecificeerde werkomgeving is 23 ± 5 °C, 30–75 % RV en 750 ± 30 mmHg atmosferische druk. Houd de kast in een goed geventileerde ruimte; het geforceerde luchtkoelsysteem zuigt lucht aan vanaf de bovenkant, dus de ruimte boven de kast moet vrij worden gehouden.
• Kalibratie: De kalibratiecyclus voor stroom en spanning is telkens 6 maanden. Kalibratie wordt uitgevoerd via software; een gecertificeerde referentiemeter is vereist. Bewaar kalibratierapporten voor auditdoeleinden.
• Gegevensback-up: Hoewel elk kanaal de meest recente 5 testrecords behoudt en de lokale database de noodzakelijke traceerbaarheidsgegevens opslaat, wordt aanbevolen om de database en de naar Excel geëxporteerde resultaten aan het einde van elke productiedienst naar een netwerkschijf of server te back-uppen.
• Noodprocedures: Maak alle operators vertrouwd met de noodstopknop. In het geval van een rookalarm opent het naaldbed automatisch en pauzeert de run; het getroffen gebied moet worden geïnspecteerd voordat het proces wordt hervat.

Engineering FAQ

V1: Wat is het verschil tussen de "energie-terugkoppelings"-architectuur van de TOB-INVP-V5C6D6 en een conventionele formatiekast?

In een conventionele kast wordt de energie die vrijkomt tijdens celontlading gedissipeerd als warmte in een weerstandsbank. Dit verspilt niet alleen de energie, maar verwarmt ook de productieruimte, waardoor de belasting op het airconditioningsysteem toeneemt. De TOB-INVP-V5C6D6 leidt de ontladingsenergie in plaats daarvan via een bidirectionele omvormer terug naar het AC-fabrieksnet, waar het door andere verbruikers wordt geconsumeerd. Deze architectuur verlaagt het elektriciteitsverbruik tot 50 % van een conventioneel systeem en verlaagt de omgevingstemperatuur met 5–15 °C onder dezelfde omstandigheden.

V2: Hoeveel cellen kan één kast per cyclus verwerken en hoeveel kasten kan één computer aansturen?

Elke kast bevat 3 lagen × 256 kanalen = 768 kanalen, dus 768 cellen kunnen tegelijkertijd worden verwerkt. Eén hostcomputer kan tot 6 kasten aansturen, wat een capaciteit van 4.608 kanalen per computer oplevert. De aanbevolen configuratie hangt af van de bandbreedte van de datacommunicatie en de complexiteit van de procesprogramma's.

V3: Welke celtypes kan de TOB-INVP-V5C6D6 testen?

De standaardconfiguratie is toegewezen aan 32600 en 32900 cilindrische cellen, met gebruik van een 16×16 tray met een kanaalafstand van 45 × 45 mm. Het naaldbed, de tray en de sondeconfiguratie worden op maat gemaakt volgens de officiële tekening van de klant. Andere cilindrische formaten kunnen worden ondergebracht door de bijbehorende tray- en sondetools te leveren; neem contact op met TOB met uw celtekening.

V4: Hoe werkt de pre-test (contactcontrole) functie en waarom is deze belangrijk?

Voordat het hoofdformatieproces begint, kan de operator een korte lading configureren met een gedefinieerde stroom en tijd. Het systeem meet het contact van elk kanaal tijdens deze pre-test. Als het aantal kanalen met slecht contact (hoge weerstand) een door de gebruiker ingestelde bovengrens overschrijdt, gaat het naaldbed automatisch omhoog en start de run niet. Dit voorkomt een situatie waarin een volledige formatiebatch wordt verpest door een enkele tray met verkeerd uitgelijnde cellen of vuile sondes—een kostbare fout die anders pas na uren draaien zou worden ontdekt.

V5: Wat gebeurt er als de communicatie tussen de hostcomputer en de kast wordt onderbroken tijdens een run?

Als de communicatieonderbreking langer dan 1 minuut duurt, pauzeren de kanalen automatisch. Zodra de communicatie is hersteld, kan het huidige proces worden voortgezet vanaf het punt van onderbreking. In het geval van een volledige stroomuitval stelt de functie voor voortzetting na stroomuitval de operator in staat om het proces handmatig te hervatten vanaf de status op het moment van stroomverlies wanneer de apparatuur de volgende keer wordt opgestart.

V6: Hoe is de temperatuurbewaking verdeeld en wat beschermt deze?

Elke naaldbedlaag kan worden geconfigureerd met maximaal 8 temperatuurdetectiepunten. Tijdens bedrijf wordt de temperatuur periodiek bemonsterd, weergegeven op de bedieningsinterface en automatisch geregistreerd. Als oververhitting wordt gedetecteerd, opent het naaldbed automatisch en pauzeert de run. Dit beschermt zowel de cellen (die beschadigd kunnen raken door overmatige temperatuur tijdens formatie) als de apparatuur (sondes, modules en bedrading). De run kan worden hervat vanaf het punt van onderbreking zonder het hele proces opnieuw te starten.

Klaar om de elektriciteitskosten en warmtebelasting van uw cilindrische celformatie- en sorteerproces te verlagen en tegelijkertijd 768 kanalen met onafhankelijke, uiterst nauwkeurige besturing te verkrijgen? Vraag een offerte aan voor de TOB-INVP-V5C6D6, onder vermelding van uw celmodel, traytekening en hostcomputerconfiguratie. Onze engineers voor formatiesystemen kunnen een technisch voorstel en een energiebesparingsschatting opstellen op basis van uw productieprofiel.

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

Misschien heeft u ook nodig

1. Heetpersmachine voor de vorming van lithium-pouchcellen — Past gecontroleerde hitte en druk toe tijdens de vorming van pouchcellen om het contact tussen elektrode en separator te verbeteren, gas te verdrijven en de SEI-laag te stabiliseren. Vult de TOB-INVP-V5C6D6 aan door cellen voor te bereiden met consistente, hoogwaardige interfaces vóór elektrische vorming en sortering.
2. Onderdrukvormingsmachine voor prismatische cellen— Een specifiek vormingssysteem voor prismatische cellen dat onder onderdruk werkt om gaszwelling tijdens SEI-vorming te onderdrukken. Breidt de energiezuinige, uiterst nauwkeurige vormingscapaciteit van de TOB-INVP-V5C6D6 uit naar prismatische formaten met strengere eisen voor gasbeheer.
3. 5V1A vormings- en sorteermachine voor cilindrische cellen — Een compact vormings- en sorteersysteem met lagere stroomsterkte voor cilindrische cellen. Ideaal voor tests op laboratoriumschaal of in kleine batches waarbij het hoge aantal kanalen en de energie-terugkoppelingsarchitectuur van de TOB-INVP-V5C6D6 niet vereist zijn.