Tổng hợp tính năng các thiết bị CELLERATE – UK

Tổng hợp tính năng các thiết bị CELLERATE – UK

Tổng hợp tính năng các thiết bị CELLERATE – UK

1. CASS – Automated Coin Cell Assembly System

Chức năng chính: Tự động lắp ráp cell pin mẫu với độ chính xác và độ lặp lại cao.

CASS sử dụng robot và hệ thống camera machine vision để:

• Gắp và xếp lần lượt vỏ cell, điện cực, separator và các linh kiện.
• Căn chỉnh đồng tâm các lớp điện cực bằng camera.
• Định lượng và cấp chất điện giải bằng micropipette điện tử.
• Lắp ráp và đóng kín coin cell.
• Lưu hình ảnh và dữ liệu của từng bước lắp ráp để truy xuất chất lượng.
• Tạo báo cáo chất lượng cho từng cell.

Loại cell hỗ trợ:

• Coin cell với nhiều kích thước khác nhau.
• Protocell.
• Pouch cell một lớp, điện cực tối đa khoảng 50 × 70 mm.
• Chưa phải hệ thống dành cho pouch cell nhiều lớp công suất lớn.

Vai trò trong ngành pin:

CASS giúp loại bỏ sai số do thao tác thủ công khi nghiên cứu vật liệu cathode, anode, separator và electrolyte. Nhờ mọi cell được chế tạo trong cùng điều kiện, kết quả cycling, capacity, Coulombic efficiency và degradation giữa các mẫu có giá trị so sánh cao hơn.

Các module của CASS

2. CASS-IQ – High-Throughput Coin Cell Assembly System

Chức năng chính: Hệ thống chế tạo coin cell tự động năng suất cao, tích hợp từ tấm điện cực đã phủ vật liệu đến cell hoàn chỉnh có kiểm soát chất lượng.

CASS-IQ kết hợp nền tảng E-PREP + CASS trong một dây chuyền thống nhất:

1. Nạp tấm điện cực đã phủ coating.
2. Đo và đặc trưng vật liệu điện cực.
3. Cắt điện cực theo kích thước yêu cầu.
4. Chuyển điện cực tới khay cấp liệu.
5. Cấp và xếp các linh kiện cell.
6. Định lượng electrolyte.
7. Lắp ráp và đóng kín coin cell hoặc Protocell.
8. Lưu dữ liệu của toàn bộ quy trình.
9. Chuyển cell hoàn thiện sang hệ thống kiểm tra điện hóa.

Năng lực nổi bật:

• Dành cho nhu cầu trên 100 cell/ngày.
• Công suất công bố tới khoảng 300 cell/ngày.
• Có thể vận hành 24 giờ và chạy qua đêm không cần giám sát.
• Thời gian lắp ráp khoảng 1,5 phút/cell.
• Giảm tới khoảng 95% thời gian thao tác của kỹ thuật viên.
• Căn chỉnh điện cực điển hình khoảng 0,07 mm.
• Kết nối hệ thống quản lý phòng thí nghiệm hoặc LIMS.
• Theo dõi KPI và xuất báo cáo theo từng batch.

Vai trò trong ngành pin:

Đây là hệ thống phù hợp cho:

• Sàng lọc số lượng lớn vật liệu cathode/anode.
• Design of Experiments – DOE.
• Nghiên cứu nhiều công thức electrolyte.
• Xây dựng cơ sở dữ liệu pin cho AI/machine learning.
• Kiểm soát chất lượng điện cực và cell thử nghiệm.
• Tạo tập dữ liệu lớn, đồng nhất trước khi chuyển sang pilot scale.

3. SEALER – 3-IN-1 Multi-Purpose Sealer

Chức năng chính: Một máy thực hiện ba nhiệm vụ đóng kín cell:

1. Crimping coin cell: dập kín vỏ coin cell.
2. Vacuum sealing pouch cell: hàn nhiệt pouch cell dưới chân không.
3. Vacuum sealing Protocell: đóng kín Protocell dưới chân không.

Máy còn có thể sử dụng để pre-lamination điện cực phục vụ lắp ráp pouch cell một lớp.

Đặc điểm vận hành:

• Thay khuôn nhanh để chuyển đổi giữa coin cell, Protocell và pouch cell.
• Điều chỉnh kỹ thuật số lực ép, nhiệt độ và mức chân không.
• Chân không dưới 100 mbar.
• Có bơm chân không tích hợp.
• Không cần nguồn khí nén.
• Có thể đặt trong glovebox.
• Có thể vận hành độc lập hoặc ghép với Assembler và Autoloader.

Vai trò trong ngành pin:

SEALER bảo đảm lực dập, nhiệt độ hàn và chân không được kiểm soát giống nhau giữa các cell. Điều này giúp giảm:

• Rò rỉ electrolyte.
• Không khí và độ ẩm còn lại trong pouch.
• Sai khác áp lực cơ học giữa các coin cell.
• Tỷ lệ cell lỗi do thao tác đóng kín thủ công.

4. E-PREP – Electrode Preparation System

Chức năng chính: Tự động chuẩn bị và đặc trưng điện cực trước khi lắp cell.

Hệ thống tích hợp:

• Cắt/dập điện cực.
• Đo chiều dày.
• Cân khối lượng.
• Ghi nhận dữ liệu từng điện cực.
• Tùy chọn đo điện trở suất vật liệu phủ.
• Tùy chọn đo điện trở tiếp xúc giữa lớp coating và current collector.

Các phép xử lý và đo lường

Năng suất: Tới khoảng 60 điện cực/giờ.

Vai trò trong ngành pin:

E-PREP giúp xác định nguyên nhân biến thiên hiệu suất cell ngay từ điện cực, chẳng hạn:

• Khối lượng vật liệu hoạt tính không đồng đều.
• Sai lệch chiều dày coating.
• Mép cắt bị hư hỏng hoặc bong lớp phủ.
• Điện trở composite cao.
• Liên kết kém giữa coating và lá nhôm/đồng.
• Sai lệch loading theo vị trí trên tấm điện cực.

5. Protocell Ecosystem

Protocell không chỉ là một máy mà là định dạng cell thử nghiệm cùng hệ holder, jig và vật tư tiêu hao.

Cấu trúc: Sử dụng điện cực kích thước gần coin cell nhưng đóng gói theo kiến trúc pouch.

Chức năng nghiên cứu:

• Điều chỉnh trực tiếp áp lực ép lên stack điện cực.
• Kiểm soát chính xác thể tích electrolyte.
• Tích hợp điện cực tham chiếu thứ ba.
• Cho phép tháo cell dễ dàng để phân tích sau thử nghiệm.
• Kết nối với hầu hết battery cycler thông dụng.
• Hỗ trợ cấu hình hai hoặc ba điện cực.
• Holder sử dụng kết nối Kelvin 4 dây.
• Điều chỉnh stack pressure tới 1 MPa.

Vai trò trong ngành pin:

Protocell giúp khắc phục những giới hạn của coin cell truyền thống:

• Phân biệt điện thế riêng của cathode và anode nhờ reference electrode.
• Nghiên cứu ảnh hưởng của stack pressure.
• Nghiên cứu pin thể rắn.
• Phân tích cơ chế suy giảm tại interface.
• Tháo cell để thực hiện XRD, SEM, XPS, Raman hoặc các phân tích post-mortem.
• Tạo điều kiện thử nghiệm gần với cell pouch thương mại hơn nhưng vẫn dùng lượng vật liệu nhỏ.

6. Cutting System – Hệ thống cắt điện cực pouch cell

Đây là một thành phần của giải pháp Multi-Layer Pouch Cell Assembly.

Chức năng chính:

• Cắt điện cực pouch theo hình dạng tùy chỉnh.
• Có phiên bản cắt laser hoặc cắt bằng lưỡi dao.
• Tự động lấy điện cực sau khi cắt.
• Tự động kiểm tra chất lượng điện cực.
• Công suất tới khoảng 1.000 điện cực/giờ.

Vai trò trong ngành pin:

Hệ thống phục vụ giai đoạn chuyển từ mẫu coin cell sang điện cực có hình dạng và kích thước thực tế hơn. Người dùng có thể nhanh chóng thay đổi:

• Kích thước điện cực.
• Hình học điện cực.
• Vị trí và hình dạng tab.
• Mức độ sử dụng vật liệu trên electrode sheet.
• Thiết kế cell cho từng ứng dụng.

7. Straight Stacking System – Hệ thống xếp chồng thẳng

Chức năng chính: Xếp tuần tự các lớp anode, separator và cathode để hình thành electrode stack cho pouch cell nhiều lớp.

Năng lực công bố:

• Xếp cell với hình dạng tùy chỉnh.
• Thiết kế nhỏ gọn, khoảng 128 × 32 cm.
• Có thể đặt trong glovebox để thao tác với lithium foil.
• Năng suất khoảng 2 cell 40 lớp/giờ.
• Chiều cao stack tối đa tương đương khoảng 200 lớp.

Vai trò trong ngành pin:

Thiết bị được sử dụng khi vật liệu đã cho kết quả tốt trên coin cell và cần đánh giá ở định dạng gần ứng dụng hơn:

• Kiểm tra tính đồng đều giữa nhiều lớp điện cực.
• Đánh giá ảnh hưởng của alignment giữa các lớp.
• Tạo cell có dung lượng lớn hơn.
• Đánh giá nhiệt, công suất, độ phồng và cycle life.
• Nghiên cứu lithium-metal multilayer cell trong glovebox.
• Chuyển đổi nhanh giữa các thiết kế cell thử nghiệm.

Tổng hợp tính năng các thiết bị CELLERATE – UK

8. Multi-Functional Press – Máy ép đa chức năng

Đây cũng là một module trong dây chuyền pouch cell nhiều lớp.

Bốn chức năng tích hợp:

1. Cắt bằng khuôn.
2. Tạo hình túi pouch.
3. Ép laminate cell.
4. Hàn kín ba cạnh của pouch.

Thông số chính được hãng công bố:

• Tương thích glovebox.
• Diện tích lắp đặt khoảng 50 × 50 cm.
• Kích thước cell tối đa khoảng 100 × 150 × 12 mm.

Vai trò trong ngành pin:

Thay thế nhiều máy ép đơn chức năng trong dây chuyền pouch cell truyền thống, giúp phòng R&D:

• Tạo vỏ pouch theo kích thước thiết kế.
• Cố định electrode stack.
• Laminate các thành phần.
• Hàn ba cạnh trước khi nạp electrolyte và hàn hoàn thiện.
• Thay đổi nhanh thiết kế cell mà không cần dây chuyền pilot lớn.

9. Multi-Layer Pouch Cell Assembly System – Dây chuyền pouch cell nhiều lớp

Đây là giải pháp tích hợp gồm:

Phạm vi ứng dụng: Chế tạo pouch cell thử nghiệm khoảng 1–20 Ah, cho phép thay đổi nhanh kích thước, hình dạng và vật liệu.

Nhiệm vụ trong ngành pin:

• Chuyển kết quả nghiên cứu từ coin cell sang cell pouch nhiều lớp.
• Xác nhận vật liệu ở định dạng gần sản phẩm thương mại.
• Thử nghiệm cell cho EV, ESS, thiết bị điện tử hoặc pin chuyên dụng.
• Đánh giá khả năng scale-up trước khi đầu tư pilot line.
• Chế tạo prototype với không gian và chi phí thấp hơn dây chuyền công nghiệp.

 Tóm tắt lựa chọn theo nhu cầu

Tham khảo thêm:

• Giải pháp / Công nghệ
• Các thiết bị ngành Dược phẩm – Mỹ phẩm
• Các thiết bị ngành Hóa thực phẩm – Môi trường
• Thiết bị phân tích & quan trắc môi trường
• Thiết bị phân tích nước & môi trường
• Máy thử độ hòa tan tự động
• Thí nghiệm xăng dầu
• Thiết bị hóa nghiệm