1、佛 山 陶 瓷2023 年第 1 期（第 318 期）1前言锂电池是以二氧化锰为正极材料，以锂金属或其合金为负极材料，使用非水电解质溶液的电池。能反复充放电是锂离子电池的优势，使其在消费电子产品和电动汽车中广泛使用。现今全球牵起电动汽车和混合动力汽车发展浪潮，其动力来源主要是锂电池，特别是磷酸铁锂电池的出现，更推动了锂电池产业的发展。在 20132017 年中国锂电池行业产销需求与投资预测分析报告数据统计中，在 2012 年，我国新能源汽车、电网储能、特种车等领域的成品锂电池组市场规模已经达到 35 亿元。随着锂离子电池的发展和广泛使用，烧成锂离子电池用的匣钵也日益供不应求。大部分正极材料的生
2、产都是通过承载在匣钵中并在窑炉中通过煅烧的方法制备，称为固相合成法，是目前锂电正极材料生产最常用的方法。堇青石、莫来石为当前正极材料烧制用匣钵的主要材料，一般通过摩擦式压机或液压机压制成型。因此，匣钵压机随着锂电池的发展，呈现出广阔的发展前景。2.HYPX1500匣钵压机技术参数为满足市场对匣钵压机的需求，佛山市恒力泰机械有限公司研发出 HYPX1500 型压机(主机外观如图 1 所示)，采用恒力泰专利技术（一种匣钵压制成型方法、设备及匣钵，专利号：CN202011486639.7），为四梁（上横梁、下横梁、上动梁、下动梁）四柱结构，该结构在陶瓷压机和墙材压机领域已成熟运用多年。由于匣钵的压制
3、过程，与陶瓷砖和墙材、耐火材料颇为接近，因此，将成熟的陶瓷砖、墙材压机关键结构移植至匣钵压机，是 HYPX1500匣钵压机研制成功的保障。除此以外，恒力泰公司根据匣钵的形状及成型特点进行了针对性设计，保障了匣钵压机对匣钵压制的适应性。匣钵行业的压制成型设备通常选用摩擦式压机或液压机。恒力泰公司根据匣钵成型的要求和工艺，结合自身在陶瓷液压机领域的优势，针对性的开发了适合匣钵生产的液压系统，保证了匣钵成型的质量和效率。HYPX1500 匣钵压机主要技术参数如下：(1)最大压制力 15000kN(1500tf)；(2)上动梁最大行程 350mm；(3)下动梁最大行程 400mm；(4)立柱中心距 1
4、950 mm400 mm；(5)最大模框尺寸 800 mm740mm；(6)最大脱模力 1000 kN；(7)顶出最大行程 320mm；(8)模芯最大顶力 3000kN；3.技术特点3.1 活动模框传统陶瓷压机，砖为扁长方体，脱模时可利用顶出HYPX1500 匣钵压机的技术特点分析梁超寰，苏龙保，招俊杰，张素平(佛山市恒力泰机械有限公司，佛山528031)摘 要：本文主要介绍了HYPX1500匣钵压机的结构及技术特点。该设备是恒力泰公司针对需求旺盛的匣钵市场推出的产品，非常适合压制用于锂电池生产所需的匣钵。其应用了多项专利技术，具有稳定性好、自动化程度高、使用成本低等优点。本文对这款压机的技术
5、特点进行详细分析，为其他匣钵压机的设计提供参考。关键词：匣钵压机；锂电池；边角压制；自动布料；液压系统数字仿真计算图 1 HYPX1500 匣钵压机机械与设 备Machine&Equipment57Vol.33No.01（Serial No.318）FOSHAN CERAMICS和冲头夹持砖坯脱模。而匣钵，由于其凹腔结构，顶出力只作用于四壁面，如果仍然采用顶出和上动梁夹持砖坯脱模，则因脱模时，匣钵内凹腔会形成空腔，底面和四壁将失去模芯作为约束，如果此时顶出和上模夹持动作不够一致，则容易造成砖坯崩塌。解决办法是，模芯、顶出和上模不动，保持夹持砖坯，以模框主动下降的方式来脱模。HYPX1500 将
6、模框置于下动梁，下动梁为受控可动，使模框可以独立下降以便脱模，并且模框还有主动跟随和被动跟随模式，便于砖坯压制时，适应砖坯的膨胀和应力释放。3.2 边角压制匣钵在用于承载正极材料烧制时，常采用堆叠放置，为使堆叠时，上层匣钵不至于对下层匣钵密封使热量传递不到匣钵内，匣钵壁面边上，需开有缺口（图 2）。壁面开缺口后，缺口处和边角处成型后有高度差。一般匣钵布料时，四壁和边角布料高度一致，如果这两处共用同一个冲头，则压制时粉料的压缩率就会不一样，这样就容易造成应力差，致使匣钵裂。恒力泰公司针对这个工况，为 HYPX1500 开发了边角独立压制机构，使缺口处和边角有不同的压制行程，保证压缩率一致，不会产
7、生应力差裂纹。3.3 自动布料和取坯传统匣钵生产以人工布料、取坯为主，效率低、劳动强度大、工人工作具有危险性。布料的主要动作包括：模具清理、涂脱模剂、布耐腐蚀底料、布主料、刮平等等。整个过程约二十秒，过程繁琐，步骤繁多，难以保证产品质量的前后一致性。HYPX1500 为解决此问题，配备了自动布料和取坯系统，从而为客户提供更高的生产效率和更低的使用成本，为锂电池的加速推广提供支撑。3.4 液压系统数字仿真计算的应用传统压机液压系统的设计，受限于相关设计软件的发展，设计计算时只能计算压机稳态时的工况，对系统的动态性能，无法有效估计。或依据使用经验，进行改进式的设计，当遇到未使用过的工况时，因为无经
8、验借鉴，无法高效设计，往往需要在压机生产出来之后再花大量时间测试改进，导致设计周期长，耗费大。HYPX1500 液压系统设计时，采用了先进的数字仿真计算技术（图 3）。根据客户对压机速度越来越高的要求，利用数字仿真技术，根据砖坯成型工况，精确计算泵所需排量、蓄能器放置位置、增压器压力配比等，提前验证压机的压制频率是否满足客户要求。一些压力冲击和动态性能，也能通过数字仿真技术提前计算出来，大大缩短了开发周期和费用，降低了用户使用成本和现场调试成本。4结语HYPX1500 型匣钵压机是恒力泰针对锂电匣钵市场推出的机型，精准定位于生产主流锂电匣钵，满足市场需求。目前，该机型已经顺利投产，全面助力锂电匣钵压机的发展。参考文献1 王艺颖,王耀弘.锂电池的发展现状及与镍氢电池的比较J.水利与电力.2018.2 段雪珂,王新福等.锂电池正极材料合成用堇青石莫来石质匣钵研究进展J.耐火材料.2020.图 2 壁面缺口图 3 数字仿真计算技术58
