ما هو استخدام آلة تصنيف الخلايا؟

آلات تصنيف الخلايا هي معدات أساسية لمراقبة الجودة في عمليات تصنيع بطاريات الليثيوم وتجميع حزم البطاريات (PACK). وظيفتها الأساسية هي إجراء دورات شحن وتفريغ دقيقة للخلايا الفردية لقياس معلمات رئيسية مثل السعة والجهد والمقاومة الداخلية، ثم فرز وتصنيف الخلايا ذات الأداء المتسق إلى نفس المستوى (على سبيل المثال، الدرجة أ، الدرجة ب، الدرجة ج) لضمان أن حزم البطاريات المجمعة لاحقًا تتمتع باتساق وسلامة وعمر افتراضي عالي للغاية.

أولاً. مبدأ العمل وعملية آلات تصنيف الخلايا

آلة تصنيف الخلايا هي في الأساس نظام اختبار شحن وتفريغ بطاريات متعدد القنوات وعالي الدقة. يتضمن سير العمل القياسي عادةً الخطوات الخمس التالية:

1. التحميل والتثبيت: يتم وضع الخلية المراد اختبارها في القناة ويتم الاتصال بها بشكل موثوق باستخدام مشابك هوائية أو ميكانيكية (عادةً مشابك رباعية الأسلاك عالية الدقة للقضاء على مقاومة التلامس).

2. الشحن المسبق والتكوين (اختياري): تمتلك بعض المعدات أيضًا وظيفة تكوين، حيث تقوم بتنشيط أولي للخلايا المصنعة حديثًا.

3. دورات التفريغ والشحن القياسية:

1. الشحن الكامل: شحن الخلية بالكامل باستخدام وضع التيار الثابت-الجهد الثابت (CC-CV).
2. الراحة: السماح لدرجة حرارة الخلية وجهدها بالاستقرار.
3. التفريغ الكامل: التفريغ إلى جهد القطع باستخدام وضع التيار الثابت (CC)، مع تسجيل دقيق لسعة التفريغ والطاقة.

4. اكتساب المعلمات وتحليل البيانات: تقوم المستشعرات عالية الدقة باكتساب الجهد الدائرة المفتوحة (OCV) في الوقت الفعلي، والمقاومة الداخلية AC/DC (IR)، وملف درجة الحرارة، والسعة الدقيقة لكل خلية طوال الدورة بأكملها.

5. التصنيف والفرز: يحدد برنامج الكمبيوتر المضيف تلقائيًا درجة الخلية بناءً على معايير التحكم المحددة مسبقًا (على سبيل المثال، خطأ السعة ≤ ± 1%، خطأ المقاومة الداخلية ≤ ± 2mΩ) ويقوم بفرز الخلايا باستخدام مؤشرات LED أو ذراع روبوت آلية.

ثانياً. ما هي تصنيفات آلات تصنيف الخلايا؟

1. التصنيف حسب نوع تغليف الخلية

• آلة تصنيف الخلايا الأسطوانية: توفر عددًا كبيرًا من القنوات (عادةً 256 أو 512 أو أكثر)، متوافقة مع مواصفات 18650 و 21700 و 32140 وغيرها.
• آلة تصنيف بطاريات الليثيوم المنشورية: تتميز عادةً بتيار قناة فردي عالي (على سبيل المثال، 60 أمبير، 100 أمبير، 200 أمبير، أو حتى 400 أمبير)، ومجهزة بضغط جانبي هوائي أو مشابك مسطحة، وتستخدم بشكل أساسي لاختبار تخزين الطاقة والبطاريات الكهربائية.
• آلة تصنيف البطاريات الكيسية: تستخدم مشابك تمساح متخصصة أو مشابك إبر لمنع ثقب الفيلم البلاستيكي الألومنيوم.

2. التصنيف حسب التكنولوجيا الأساسية

* نوع استعادة الطاقة: حاليًا هي التكنولوجيا السائدة في الصناعة. تقوم المعدات التقليدية بتحويل الطاقة الكهربائية إلى حرارة أثناء التفريغ، وهو أمر يستهلك الكثير من الطاقة ويتطلب تكييف هواء واسع للتبريد. تستخدم المعدات ذات الاستعادة وحدة عاكس AC/DC ثنائية الاتجاه لتحويل طاقة التيار المستمر الناتجة عن تفريغ الخلية إلى طاقة تيار متردد، وإعادتها إلى الشبكة الكهربائية الداخلية أو شبكة المصنع، مما يوفر عادةً أكثر من 40% من الطاقة.

* النوع التقليدي المستهلك للمقاومة: تكلفة أقل، ولكنه يولد حرارة هائلة أثناء الشحن والتفريغ عالي الطاقة، ويتم التخلص منه تدريجيًا.

ثالثاً. مؤشرات فنية أساسية للمعدات الصناعية السائدة

عند شراء أو تقييم آلات فرز الخلايا الصناعية، فإن المؤشرات التالية ضرورية:

1. دقة الاختبار: تتطلب عادةً دقة جهد وتيار ±0.05% إلى ±0.1% FS (المقياس الكامل).
2. استقلالية القناة: يجب أن يكون لكل قناة مصدر تيار ثابت وجهد ثابت مستقل؛ يجب ألا يؤثر فشل نقطة واحدة على تشغيل القنوات الأخرى.
3. حماية انقطاع التيار الكهربائي: يجب أن تمتلك المعدات وظيفة حفظ بيانات تلقائية. في حالة انقطاع التيار الكهربائي المفاجئ، يمكن استئناف الاختبار من الخطوة السابقة بعد استعادة الطاقة، مما يتجنب إعادة تعيين وقت الاختبار إلى الصفر ويصبح بيانات الاختبار غير صالحة.
4. قابلية تتبع بيانات البرامج: تدعم إنشاء منحنيات شحن/تفريغ احترافية (منحنيات سعة-جهد، منحنيات عمر دورة) ويمكنها التكامل مع أنظمة MES، وتحقيق تتبع جودة "بطارية ليثيوم واحدة، رمز واحد" من خلال مسح الباركود.

رابعاً. لماذا نستخدم آلة تصنيف الخلايا؟

في حزم البطاريات (مثل تلك الموجودة في المركبات الكهربائية أو خزانات تخزين الطاقة الكبيرة) المكونة من مئات أو آلاف الخلايا المتصلة على التوالي والتوازي، ينطبق مبدأ "أضعف حلقة":

1. إذا تم خلط "خلية دون المستوى" ذات سعة منخفضة أو مقاومة داخلية عالية، فستكون أول من يصل إلى الشحن الكامل أثناء الشحن، مما يؤدي إلى تشغيل حماية الشحن لحزمة البطارية بأكملها؛ على العكس من ذلك، ستكون أول من يصل إلى التفريغ أثناء التفريغ، مما يتسبب في توقف حزمة البطارية بأكملها عن العمل مبكرًا. 

2. يمكن أن يؤدي عدم الاتساق الشديد أيضًا إلى الشحن الزائد وارتفاع درجة حرارة الخلايا الفردية، مما قد يتسبب في تفاعل حراري وحرائق.

يعد استخدام آلة فرز لتجميع الخلايا ذات الخصائص المتشابهة الطريقة الصناعية الوحيدة القابلة للتطبيق لإطالة عمر حزمة البطارية وتحسين السلامة العامة.

خاتمة

تلعب آلة تصنيف الخلايا دورًا حاسمًا في ضمان أداء وسلامة وموثوقية خلايا بطاريات الليثيوم قبل تجميعها في حزم البطاريات. من خلال اختبار دقيق للمعلمات الرئيسية مثل السعة والجهد والمقاومة الداخلية وأداء الشحن والتفريغ، يمكن للمصنعين القضاء بفعالية على الخلايا غير المتسقة وتحقيق اتساق أفضل لحزم البطاريات، وعمر دورة أطول، وسلامة محسنة.

بصفتنا موردًا محترفًا لمعدات تصنيع بطاريات الليثيوم،ACEY New Energy تقدم حلول اختبار سعة البطارية عالية الدقة لتطبيقات البطاريات المختلفة، بما في ذلك الخلايا الأسطوانية والخلايا المنشورية والخلايا الكيسية. تتميز معداتنا بأداء اختبار دقيق، وقنوات مستقلة، وأنظمة إدارة بيانات متقدمة، وتقنية استعادة الطاقة الاختيارية لمساعدة العملاء على تحسين كفاءة الإنتاج وتقليل استهلاك الطاقة.

اتصل بـ ACEY اليوم للحصول على دعم فني احترافي وحل تصنيف خلايا مناسب لمشروع بطارية الليثيوم الخاص بك.