一、項(xiàng)目概述
本技術(shù)方案聚焦于圓柱形鋰離子電池的制備，旨在搭建一套涵蓋電池材料研發(fā)、電極制備、電芯組裝、性能測(cè)試及工藝優(yōu)化的完整制備體系。通過(guò)引入先進(jìn)的制備工藝與設(shè)備，模擬工業(yè)化生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)從原材料到成品電池的全流程標(biāo)準(zhǔn)化制備。方案致力于培養(yǎng)掌握?qǐng)A柱形鋰離子電池核心制備技術(shù)的專業(yè)人才，同時(shí)為企業(yè)研發(fā)新產(chǎn)品、優(yōu)化生產(chǎn)工藝提供技術(shù)參考，推動(dòng)圓柱形鋰離子電池在新能源汽車、儲(chǔ)能等領(lǐng)域的高質(zhì)量應(yīng)用與發(fā)展。
二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)
（一）課程體系設(shè)置
開(kāi)設(shè)電池材料化學(xué)、電極制備工藝、電池組裝技術(shù)、電池性能測(cè)試與分析、鋰離子電池生產(chǎn)工藝優(yōu)化等課程。理論課程重點(diǎn)講解電池制備原理與材料特性，實(shí)踐課程占比 65%，讓學(xué)生深入掌握各制備環(huán)節(jié)的操作技能，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的深度融合。
（二）實(shí)踐項(xiàng)目設(shè)計(jì)
基礎(chǔ)實(shí)踐項(xiàng)目包括正極材料混合與涂布、負(fù)極材料輥壓與分切、隔膜裁剪與處理；綜合實(shí)踐項(xiàng)目涵蓋電芯卷繞與組裝、電解液注入與封口；創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目涉及新型電極材料配方優(yōu)化、電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改良實(shí)驗(yàn)。通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐，鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力與創(chuàng)新思維。
（三）教學(xué)方法創(chuàng)新
采用項(xiàng)目式教學(xué)與現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)結(jié)合，利用虛擬仿真軟件模擬電池制備流程，降低實(shí)驗(yàn)成本與風(fēng)險(xiǎn)。引入企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)案例，邀請(qǐng)行業(yè)專家現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，讓學(xué)生了解行業(yè)與生產(chǎn)規(guī)范。
三、系統(tǒng)功能
(一)材料處理功能
實(shí)現(xiàn)正極、負(fù)極材料的精確稱量、混合、分散等處理，確保材料均勻性與穩(wěn)定性；對(duì)隔膜進(jìn)行表面處理、裁剪等操作，滿足電芯組裝要求。
(二)電極制備功能
完成正極、負(fù)極漿料的制備，通過(guò)涂布、烘干、輥壓等工藝形成高質(zhì)量電極片，可精確控制電極厚度、密度等參數(shù)。
(三)電芯組裝功能
具備電芯卷繞、極耳焊接、電解液注入、封口等組裝功能，確保電芯結(jié)構(gòu)緊湊、密封性良好，滿足電池性能需求。
(四)性能測(cè)試功能
對(duì)制備的圓柱形鋰離子電池進(jìn)行容量測(cè)試、充放電循環(huán)測(cè)試、倍率性能測(cè)試、安全性能測(cè)試等，實(shí)時(shí)采集并分析電池性能數(shù)據(jù)。
(五)工藝優(yōu)化功能
根據(jù)性能測(cè)試結(jié)果，分析影響電池性能的因素，優(yōu)化制備工藝參數(shù)，如材料配比、涂布速度、卷繞張力等，提升電池性能與生產(chǎn)效率。
四、系統(tǒng)組成
(一)材料處理設(shè)備
1.高精度稱量設(shè)備：電子天平，量程 0 - 500g，精度 0.0001g，確保材料稱量精準(zhǔn)。
2.行星式攪拌機(jī)：攪拌速度 0 - 3000rpm，攪拌容量 5 - 50L，具備真空攪拌功能，保證材料混合均勻。
3.隔膜裁切機(jī)：裁切精度 ±0.1mm，裁切速度 0 - 10m/min，可根據(jù)需求裁剪隔膜尺寸。
(二)電極制備設(shè)備
1.漿料制備系統(tǒng)：包括高速分散機(jī)、砂磨機(jī)等，分散速度 0 - 8000rpm，研磨粒徑可達(dá)亞微米級(jí)，制備均勻穩(wěn)定的電極漿料。
2.涂布機(jī)：涂布寬度 300 - 1000mm，涂布速度 0 - 20m/min，涂布厚度精度 ±1μm，支持連續(xù)涂布與間歇涂布。
3.輥壓機(jī)：輥壓壓力 0 - 20MPa，輥面寬度 500 - 1200mm，輥壓后電極片厚度公差 ±2μm。
(三)電芯組裝設(shè)備
1.卷繞機(jī)：卷繞速度 0 - 2000 轉(zhuǎn) / 分鐘，適用電芯直徑 10 - 32mm，卷繞精度 ±0.05mm，具備自動(dòng)糾偏功能。
2.極耳焊接機(jī)：采用激光焊接或超聲波焊接，焊接強(qiáng)度≥10N，焊接時(shí)間≤0.5s，焊點(diǎn)牢固、美觀。
3.注液機(jī)：注液精度 ±0.5%，注液速度 0 - 50ml/min，具備真空注液功能，確保電解液注入均勻。
4.封口機(jī)：封口壓力 0 - 5MPa，封口時(shí)間 0 - 5s，封口后電池密封性良好，泄漏率≤1×10?? Pa?m³/s。
(四)性能測(cè)試設(shè)備
1.電池充放電測(cè)試儀：通道數(shù) 1 - 1000 個(gè)，電壓測(cè)試范圍 0 - 10V，電流測(cè)試范圍 0 - 500A，測(cè)試精度 ±0.05%。
2.高低溫試驗(yàn)箱：溫度范圍 - 40℃ - 150℃，溫度波動(dòng)度 ±0.5℃，用于模擬不同環(huán)境下的電池性能測(cè)試。
3.安全性能測(cè)試設(shè)備：包括短路測(cè)試儀、過(guò)充過(guò)放測(cè)試儀、擠壓測(cè)試儀等，滿足電池安全性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。
(五)控制系統(tǒng)
1.PLC 控制系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對(duì)各設(shè)備的自動(dòng)化控制，具備參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行監(jiān)控、故障報(bào)警等功能，確保制備過(guò)程穩(wěn)定可靠。
2.數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)：實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行參數(shù)與電池性能數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行處理與分析，生成測(cè)試報(bào)告與工藝優(yōu)化建議。
五、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試
(一)材料性能測(cè)試
對(duì)正極材料、負(fù)極材料、隔膜等進(jìn)行物理化學(xué)性能測(cè)試，如粒度分布、比表面積、孔隙率、離子電導(dǎo)率等測(cè)試，評(píng)估材料質(zhì)量。
(二)電極片性能測(cè)試
測(cè)量電極片的厚度、密度、面電阻、附著力等參數(shù)，進(jìn)行電極片的充放電測(cè)試，驗(yàn)證電極片制備工藝的合理性。
(三)電芯組裝質(zhì)量測(cè)試
檢查電芯卷繞的平整度、極耳焊接的牢固性、電解液注入量的準(zhǔn)確性、封口的密封性等，確保電芯組裝符合要求。
(四)電池性能測(cè)試
對(duì)制備的圓柱形鋰離子電池進(jìn)行容量測(cè)試、充放電循環(huán)測(cè)試、倍率性能測(cè)試、高溫性能測(cè)試、低溫性能測(cè)試、安全性能測(cè)試等，全面評(píng)估電池性能。
(五)工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)
根據(jù)電池性能測(cè)試結(jié)果，調(diào)整制備工藝參數(shù)，如材料配比、涂布速度、輥壓壓力、卷繞張力等，重復(fù)上述測(cè)試過(guò)程，直至獲得最佳工藝參數(shù)組合。
六、系統(tǒng)實(shí)施與售后服務(wù)
（一）系統(tǒng)實(shí)施
根據(jù)高校的實(shí)際需求和場(chǎng)地條件，進(jìn)行系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和部署。為高校提供設(shè)備選型建議，確保硬件設(shè)施滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求。
（二）培訓(xùn)服務(wù)
成立專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)隊(duì)伍，為高校教師和學(xué)生提供系統(tǒng)培訓(xùn)。內(nèi)容包括系統(tǒng)的基本原理、操作使用方法、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)展流程、常見(jiàn)故障排除等，幫助師生快速掌握系統(tǒng)使用技巧。
（三）售后服務(wù)
提供自驗(yàn)收交付之日起 2 年的免費(fèi)維護(hù)服務(wù)。設(shè)立專門(mén)的服務(wù)熱線，及時(shí)響應(yīng)高校的技術(shù)咨詢和問(wèn)題反饋。一般性問(wèn)題1小時(shí)內(nèi)反饋意見(jiàn)，8小時(shí)內(nèi)解決；復(fù)雜問(wèn)題 3 個(gè)工作日內(nèi)給出解決方案。根據(jù)需要，提供遠(yuǎn)程維護(hù)或上門(mén)服務(wù)，并在服務(wù)后進(jìn)行回訪，確保高校滿意。
