パウチセル脱気および最終封止用垂直型二次真空封止機

パウチセル脱気および最終封止用垂直型二次真空封止機 | TOB-LFVHS-200

製品概要と理想的な用途

TOB-LFVHS-200は、リチウムイオンパウチセル用の垂直型二次真空封止機です。本機は、一般的に脱気および最終封止として知られる二次真空最終封止工程を実行します。この工程では、化成が完了したパウチセルを垂直に配置し、セル内部で発生したガスを放出するために穿孔を行い、真空中でヒートシールしてパウチを閉じます。このプロセスにより、化成中に発生した内部ガスが除去され、セルが再封止されることで、セルの寿命期間中保護するための密閉が完了します。

本機は、穿孔および封止サイクル中にセルを保持する真空チャンバーを中心に構成されています。チャンバーカバーはシリンダーによって駆動され、リニアガイドブッシュによって案内されるため、柔軟かつ正確な動きで閉じ、チャンバーの封止要件を維持します。内部では、効率的な熱伝達と消費電力の削減のために銅で作られた左右の封止ヘッドが、2つのリニアガイドブッシュで案内されるシリンダーによって駆動されます。これにより、ヘッドの動きが正確に保たれ、封止後の封止エッジの平行度が維持されます。左右の封止ヘッドの圧力は圧力調整弁を通じて個別に調整可能であり、異なるプロセス要件に合わせて封止パラメーターを調整できます。

自動穿孔機能が本機に統合されているため、パウチのガスポケットは封止操作と同じサイクル内で開かれます。真空度は≤ -96 kPaに達します（真空ポンプは購入者様にてご用意ください）。封止ヘッドの温度は室温から250 °Cまで調整可能で、温度制御精度は± 1.5 °Cです。ヒートシール圧力は0〜7 kg/cm²、ヒートシール時間は0〜99秒の範囲で調整可能です。封止エッジ幅は5 ± 0.4 mm（お客様の要件による）、最大封止エッジサイズは200 mmです。本機は、封止厚さが60〜300 µmのパウチセルに対応しており、任意の2点間における封止厚さの差は15 µm以下に抑えられています。

TOB-LFVHS-200はPLCシステムによって制御されます。チャンバーは耐食性と構造的剛性を備えたアルミニウム合金製であり、コンパクトで軽量な構造（95 kg）のため、設置が容易で、既存のパウチセル生産ラインやパイロットラインへの統合も簡単です。本機はさまざまなバッテリー仕様に対応しており、フォーマットの変更も簡単かつ便利に調整できます。

用途：

• 円筒形以外のフラットセル生産ラインおよびパイロットラインにおいて、化成後の二次真空最終封止工程を行うパウチセルメーカー。
• 脱気および最終封止のパラメーターを調整・検証する必要がある、パウチセルの設計開発を行うバッテリー研究開発ラボ。
• コンパクトなスタンドアロン型の封止ステーションを必要とする、消費者向け、動力向け、または特殊用途向けパウチセルのパイロット生産および小ロット生産者。
• パウチセルから化成ガスを放出し、温度、圧力、時間を制御した状態で真空中でパウチを閉じる必要があるあらゆる生産工程。

TOB-LFVHS-200の封止エッジ幅、セル厚さ範囲、および封止エリアがお客様のパウチセルフォーマットに適合するか確認が必要ですか？セルの図面を添えて、当社のパウチセルプロセスエンジニアまでお問い合わせください。

パウチセル生産における二次真空封止の位置付け

パウチセル製造工程において、二次真空封止工程は化成の後に行われます。プロセスフローは以下の通りです：

• 電極製造およびスタッキングまたは巻取りによる電極アセンブリの作製。
• パウチ成形およびアルミニウムラミネートフィルムポケットへの電極スタックの挿入。
• トップサイド封止（タブ周辺のパウチ封止）。
• 電解液注入および予備封止。
• 化成（最初の充放電サイクルによりSEI層が形成され、パウチ内部でガスが発生する工程）。
• 二次真空封止：セルを垂直に配置し、真空中でガスポケットに穿孔して化成ガスを放出し、パウチをヒートシールします。これがTOB-LFVHS-200によって実行される工程です。
• 最終トリミング、折り曲げおよび成形、グレーディング、完成セルのテスト。

この工程の重要性は、ガスがセルに与える影響にあります。化成中に発生したガスはパウチのヘッドスペースに溜まります。これを除去しないと、ガスが電極スタックと電解液の接触を減少させ、局所的な乾燥領域を作り出し、内部抵抗を上昇させ、パウチの膨張を引き起こします。これらすべてが容量とサイクル寿命を低下させます。穿孔操作により制御された開口部が作られ、チャンバーが真空状態になるとガスがそこから排出されます。その後、ヒートシール操作により、セルがチャンバーから出る前にパウチが閉じられます。封止は真空中で行われるため、完成したシール部にはガスが残留しません。

TOB-LFVHS-200は穿孔と封止の機能を1台の機械で実行するため、サイクル中、セルはチャンバー内に配置されたままとなります。これにより、2つの別々の操作間でのハンドリングが減り、穿孔点と封止点の間でセルの位置が安定します。

TOB-LFVHS-200の動作方法

TOB-LFVHS-200の動作シーケンスは、パウチセルの垂直配置を中心に構成されています：

• セルの配置：パウチセルを垂直方向に機械へセットし、ガスポケットと封止エッジを穿孔および封止ゾーンに合わせて配置します。
• チャンバーの閉鎖：シリンダーで駆動され、リニアガイドブッシュで案内されるチャンバーカバーがセルを覆うように閉じます。ガイド付きの動きにより、カバーの精度が保たれ、チャンバーの封止要件が維持されます。
• 真空引き：チャンバー内を≤ -96 kPaまで真空引きします。真空ポンプは購入者様にてご用意ください。
• 穿孔：自動穿孔機能がパウチのガスポケットを開き、化成中に発生したガスが真空条件下でセルから放出されます。
• ヒートシール：左右の銅製封止ヘッドが封止エッジを挟み込みます。ヘッド温度（室温〜250 °C、調整可能）、封止圧力（0〜7 kg/cm²、圧力調整弁により片側ずつ調整可能）、および封止時間（0〜99秒、調整可能）は、パウチフィルムとプロセス要件に応じて設定されます。2つのリニアガイドブッシュで案内されるシリンダー駆動のヘッドが、封止エッジの平行度を維持します。
• サイクル完了：封止時間が経過するとヘッドが解放され、チャンバーが開き、封止されたセルが取り出されます。作業速度は1時間あたり≥ 180回に達し、空気消費量は1封止サイクルあたり約0.2 Lの圧縮空気です。

制御システムはPLCであり、封止パラメーターはセルフォーマットごとに設定されます。封止エッジ幅はお客様の要件に合わせて製造され（標準仕様では5 ± 0.4 mm）、本機は最大封止サイズ200 mmまでのセルに対応しているため、異なるパウチフォーマット間の調整は簡単です。

TOB-LFVHS-200の主なエンジニアリング特性

• 効率的な熱伝達を実現する銅製封止ヘッド- シーリングヘッドは銅製で、高い熱伝導率を備えています。その結果、シーリングエッジへの効率的な熱伝達、消費電力の低減、シーリング温度に達するまでの時間の短縮が実現します。これは、熱伝導率の低い素材のシーリングヘッドと比較して、作業効率を向上させ、エネルギー消費を削減する設計です。
• 左右ヘッドの独立した圧力調整- 左右のシーリングヘッドの圧力は圧力調整弁を介して調整されるため、各側面をプロセス要件に合わせて設定できます。この独立した調整により、パウチセルのシーリングエッジ全体で発生し得る異なるシーリング条件に対応できます。
• デュアルリニアガイドブッシュ付きシリンダー駆動ヘッド- 両方のシーリングヘッドはシリンダーによって駆動され、2つのリニアガイドブッシュによってガイドされます。ガイドされた動きは柔軟かつ正確であり、シーリング後のシールエッジの平行度を維持します。これは最終的なシールの重要な品質要件です。エッジが不均一であると、シール強度と完成したセルの外観の両方に影響するためです。
• 自動穿孔機能- 本機には自動穿孔機能が装備されており、パウチのガスポケットがシーリングサイクルの一部として自動的に開かれます。穿孔とシーリングを1台の機械に統合することで、2つの工程間でのセルの取り扱いが削減されます。
• ガイド付き移動式シリンダー駆動チャンバーカバー- チャンバーカバーはシリンダーによって駆動され、リニアガイドブッシュによってガイドされます。正確なガイド付き移動により、チャンバーのシーリング要件が維持されます。これは、サイクル中に真空レベルに達し、それを保持するための基礎となります。
• 異なるセル仕様との互換性- TOB-LFVHS-200はさまざまなバッテリー仕様に対応しており、新しいフォーマットへの調整は簡単で便利です。調整可能なシーリング温度、圧力、時間と相まって、この機械はマルチフォーマットの生産および開発作業に適しています。
• PLC制御システム- 本機はPLCによって制御され、チャンバー、真空、穿孔、シーリング操作のシーケンス制御と、シーリングプロセスのパラメータ設定を提供します。
• アルミニウム合金製チャンバーとコンパクトな構造- チャンバーはアルミニウム合金製で、耐食性があり、構造に剛性を与え、内部コンポーネントをプロセス環境から保護します。本機はコンパクトで軽量な構造（全体サイズ：L600 mm x W460 mm x H600 mm、重量：95 kg）であるため、生産フロアや研究室に大きな設置面積を必要とせずに設置できます。TOB-LFVHS-200は操作が簡単で、クリーンな外観デザインを備えています。

主な技術パラメータ

主要電気部品および標準部品ブランド

備考：納期等の理由により、サプライヤーは市場の供給状況に応じて、事前の通知なしに同等グレードの他社製コンポーネントを選択する権利を有します。

実用的な操作上の推奨事項

• 真空ポンプ：本機は真空度 ≤ -96 kPa での仕様となっており、真空ポンプは購入者様にてご用意ください。チャンバー容積に対してこのレベルに到達し、維持できるポンプを選択し、本機の真空ポートに接続してください。
• 圧縮空気供給：本機には 0.5 - 0.7 MPa の圧縮空気が必要です。供給源は清潔で乾燥した状態を保ち、シールヘッドの圧力とチャンバーの動きはどちらも空気圧駆動であるため、生産前に圧力を確認してください。
• シールパラメータの設定：ポーチフィルムの仕様に合わせて、シールヘッド温度を室温から 250 °C の範囲に、時間を 0 - 99 秒の範囲に設定してください。圧力調整弁を使用して、プロセス要件に合わせて左右のシールヘッドの圧力を設定してください。
• シール幅および厚みの制御：シール幅とシール厚みの範囲（60 - 300 µm）が使用するポーチフィルムと一致していることを確認してください。完成したシールは、任意の2点間のシール厚みの差が 15 µm 未満であることを確認してください。
• セルの配置：ポーチセルを垂直に配置し、ガスバッグとシール端を穿孔およびシールゾーンに合わせてください。これにより、穿孔によってバッグからガスが放出され、シールヘッドが正しい端の位置で閉じます。
• シールヘッドのメンテナンス：銅製のシールヘッドを清潔に保ち、ポーチフィルムの残留物がないようにしてください。ヘッドの汚れは熱伝導とシール端の平坦度の両方に影響するため、定期的にヘッド表面を点検してください。
• サイクル監視：本機は 1 時間あたり 180 回以上のサイクルで動作し、1 シールサイクルあたり約 0.2 L の圧縮空気を使用します。生産中は空気供給とシールパラメータを監視し、サイクルの一貫性を維持してください。

エンジニアリング FAQ

Q1：二次真空シールとは何ですか？また、なぜポーチセルに必要なのですか？

二次真空シールとは、ポーチセルに穴を開けてフォーメーション（化成）中に発生したガスを放出し、真空中でヒートシールしてポーチを閉じる工程です。フォーメーションによりセル内部でガスが発生します。このガスを除去しないと、電極と電解液の接触が減少し、内部抵抗が増加し、ポーチが膨張する原因となります。TOB-LFVHS-200 は、穿孔と最終シール作業を 1 台の機械で行うため、セルはサイクル全体を通して同じ位置に保持されます。

Q2：本機には真空ポンプが含まれていますか？

いいえ。TOB-LFVHS-200 は ≤ -96 kPa の真空度に到達しますが、真空ポンプは購入者様にてご用意ください。ポンプはチャンバー容積に対してこのレベルに到達し、維持できる能力が必要です。

Q3：TOB-LFVHS-200 ではどのようなポーチセルを処理できますか？

本機は、シール厚みが 60 - 300 µm、お客様の要件に応じたシール幅（標準仕様では 5 ± 0.4 mm）、最大シール端サイズ 200 mm のポーチセルに対応しています。最大セルサイズは図面（1000 x 600）の通りです。本機はさまざまなバッテリー仕様に対応しており、フォーマットの切り替えは簡単な調整で行えます。

Q4：シール品質はどのように制御されますか？

シールヘッド温度（室温～250 °C、調整可能）、ヒートシール圧力（0～7 kg/cm²、片側ごとに調整可能）、ヒートシール時間（0～99秒、調整可能）の3つのパラメータを組み合わせて制御します。温度制御精度は ± 1.5 °C です。シールヘッドは効率的な熱伝導のために銅製で、デュアルリニアガイドブッシュによってガイドされるため、シール端の平行度が保たれます。完成したシールは、任意の2点間の差が 15 µm 未満であるというシール厚みの精度要件に対して検証されます。

Q5：自動穿孔機能は何を行いますか？

穿孔機能は、シールサイクル中にポーチのガスバッグを自動的に開きます。チャンバーが真空になると、セルからガスが排出され、同じサイクル内でポーチがヒートシールされます。穿孔とシールを 1 台の機械に統合することで、2 つの作業間のハンドリングが減り、セルの位置が安定します。

Q6：本機にはどのようなユーティリティと設置条件が必要ですか？

TOB-LFVHS-200には、電源220 V / 50 Hz（出力0.6 kW）、圧縮空気0.5～0.7 MPa、および≤ -96 kPaに到達可能な真空ポンプ（購入者側で用意）が必要です。本機の寸法は長さ600 mm x 幅460 mm x 高さ600 mmで、重量は95 kgです。

パウチ型セルの製造ラインにおいて、穿孔、真空引き、ヒートシールを1サイクルで行う機械で、脱気および最終シール工程を完了させる準備はできていますか？パウチ型セルの寸法、シール幅、パウチフィルムの仕様を明記の上、TOB-LFVHS-200の見積もりをご依頼ください。当社のパウチ型セルプロセスエンジニアが、シール条件やお客様のセルフォーマットに合わせた機械の選定についてアドバイスいたします。

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