BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MÁY HÀN CELL PIN TỰ ĐỘNG
Ngành: KĨ THUẬT CƠ KHÍ
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS. TS. Nguyễn Thanh Phương
Sinh viên thực hiện
Vũ Khôi Nguyên
MSSV
1711040392
TP. Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 09 năm 2021
Lớp
17DCKB1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MÁY HÀN CELL PIN TỰ ĐỘNG
Ngành: KĨ THUẬT CƠ KHÍ
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS. TS. Nguyễn Thanh Phương
Sinh viên thực hiện
Vũ Khôi Nguyên
MSSV
1711040392
TP. Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 09 năm 2021
Lớp
17DCKB1
LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tp.HCM, Ngày 02 Tháng 08 Năm 2021
Sinh Viên Thực Hiện
Vũ Khôi Nguyên
i
LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế khơng có sự thành cơng nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ,
giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời gian
từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, chúng em đã nhận được rất nhiều
sự quan tâm, giúp đỡ của q Thầy cơ, Gia đình và Bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi đến Quý Thầy Cô trong Viện
Kỹ Thuật HUTECH -Trường Đại Học Công Nghệ Tp. HCM, đã cùng với vốn tri
thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong
suốt thời gian học tập tại trường.Và đặc biệt trong học kỳ này Viện Kỹ Thuật Hutech
đã tổ chức cho chúng em thực hiện Đề tài đồ án Tốt Nghiệp một bước chuẩn bị cuối
cùng các kĩ năng và chuyên môn nhằm phục vụ cho công việc sau khi ra trường.
Chúng em xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô trong Viện Kỹ Thuật
HUTECH và Thầy PGS.TS Nguyễn Thanh Phương luôn theo sát và trực tiếp hướng
dẫn chúng em trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài này. Kính chúc Quý
Thầy Cô thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình
có nhiều tâm huyết truyền đạt kiến thức cho thế hệ trẻ mai sau.
Đề tài được thực hiện trong khoảng thời gian 12 tuần, do vậy chắc chắn không
thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp q báu của
q thầy cơ và các bạn để đề tài này được hoàn thiện hơn.
Trân trọng!
ii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ............................................................................................................................................ iii
DANH MỤC HÌNH .......................................................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG........................................................................................................................... x
LỜI MỞ ĐẦU..................................................................................................................................... xii
Chương 1 GIỚI THIỆU .....................................................................................................................1
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PIN LITHIUM. ........................................................... 1
1.1.1 Khái niệm ......................................................................................................... 1
1.1.2 Pin Lithium-Ion ( Li-Ion ). ............................................................................... 2
1.1.3 Pin Lithium Polymer ( Li-Po ). ........................................................................ 5
1.1.4 Bộ Cell Pin. ...................................................................................................... 7
1.2 Ứng dụng của pin Li-Ion, Li-Po trong đời sống hiện nay. ..................................... 8
1.3 Giá trị về kinh tế. .................................................................................................. 11
1.4 Yếu tố công nghệ. ................................................................................................. 13
1.5 Ý nghĩa về mặt xã hội. .......................................................................................... 13
Chương 2 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP ....................................................................................... 14
2.1 Tình hình chung. ................................................................................................... 14
2.2 Lựa chọn cơng nghệ và quy trình hàn pin phù hợp. ............................................. 14
2.3 Các thách thức của công nghệ hàn. ...................................................................... 16
Chương 3 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT .............................................................................. 18
3.1 Hàn kim loại khác nhau. ....................................................................................... 18
3.2 Hàn các tab ( dải ) kết nối có độ dày lớn hơn. ...................................................... 20
3.3 Tốc độ định vị điểm hàn. ...................................................................................... 21
3.4 Thiết kế công cụ, hệ thống hàn. ............................................................................ 23
iii
3.5 Giám sát chất lượng mối hàn. ............................................................................... 25
3.6 Tổng kết. ............................................................................................................... 26
3.7 Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước........................................................... 26
3.8 Một số loại máy trên thị trường. ........................................................................... 27
Chương 4 QUY TRÌNH THIẾT KẾ MÁY HÀN CELL PIN TỰ ĐỘNG ........................ 31
4.1 Yêu cầu thiết kế. ................................................................................................... 31
4.2 Kết cấu và nguyên lý hoạt động. .......................................................................... 32
4.2.1 Máy tổng quát. ................................................................................................ 32
a.
Hệ thống trục Z và bộ hàn cân lực. ............................................................... 33
b. Hệ thống điều khiển và nguồn. ..................................................................... 34
4.3 Thiết kế hệ thống trục Z và đầu hàn. .................................................................... 35
4.3.1 Giải pháp lựa chọn hình dạng đầu kim hàn phù hợp...................................... 36
4.3.2 Chọn dòng hàn DC hoặc AC. ......................................................................... 39
4.3.3 Khoảng các giữa hai điện cực hàn ( đầu kim hàn ). ....................................... 43
4.3.4 Thiết kế dải ( tab ) kết nối. ............................................................................. 47
4.3.5 Vật liệu của tab ( dải ) kết nối. ....................................................................... 50
4.3.6 Lực hàn. .......................................................................................................... 54
4.4 Thiết kế hệ thống điều khiển và bộ nguồn............................................................ 56
4.4.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ nguồn và hệ thống điều khiển. ................ 57
4.4.2 Siêu tụ điện. .................................................................................................... 59
4.4.3 Bo mạch mosfet. ............................................................................................. 60
4.4.4 Điện áp dòng tối đa. ....................................................................................... 61
4.4.5 Bộ timer tạo xung điều khiển mosfet. ............................................................ 63
4.4.6 Thời gian hàn ( thời gian xả dòng ) ................................................................ 64
4.4.7 Mạch điều khiển động cơ bước. ..................................................................... 67
4.4.8 Driver motor step............................................................................................ 68
iv
4.4.9 Bộ nguồn xung ( 24V - 4A ) cấp nguồn cho driver và mạch diều khiển trục Z.
................................................................................................................................. 69
4.4.10 Bộ nguồn xung 5V 10A nạp điện cho siêu tụ. ............................................. 70
4.4.11 Đồng hồ hiện thị điện áp của tụ và bộ nguồn. .............................................. 71
Chương 5 THI CÔNG ..................................................................................................................... 72
5.1 Thi công bộ phận cân lực và đầu hàn kẹp kim hàn. ............................................. 72
5.1.1 Mặt đế bộ cân lực và đầu kẹp kim hàn. ............................................................. 72
5.1.2 Thanh dẫn hướng cân lực và thanh cân lực. ................................................... 73
a. Thanh dẫn hướng cân lực. ................................................................................ 73
b. Thanh cân lực. .................................................................................................. 73
5.1.3 Tấm chặn. ....................................................................................................... 75
5.1.4 Tay dẫn hướng, gối đở kẹp kim và đệm cách điện. ....................................... 76
5.1.5 Kẹp kim. ......................................................................................................... 78
5.1.6 Đót lị xo, lị xo. .............................................................................................. 79
5.1.7 Panme và ổ đỡ, nén lò xo. .............................................................................. 80
a. Ổ bắt panme. .................................................................................................... 80
b. Ổ tiếp nối. ......................................................................................................... 80
5.1.8 Bộ cân lực hoàn chỉnh. ................................................................................... 83
5.2 Thi công hệ thống trục Z. ..................................................................................... 84
5.2.1 Mặt bích hệ thống trục Z. ............................................................................... 84
5.2.2 Part gá động cơ bước. ..................................................................................... 85
5.2.3 Cụm ray trượt, gối đỡ trục vít me, gối đỡ ốc trượt và gối đỡ bộ cân lực. ...... 86
5.3 Thi công hệ thống nguồn và hệ thống điều khiển................................................. 92
5.4 Máy hàn cell pin tự động hoàn chỉnh. .................................................................. 94
Chương 6 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN ..................................................................... 96
6.1 Kết luận. ................................................................................................................ 96
6.2 Đánh giá kết quả của bộ nguồn và hệ thống điều khiển. ...................................... 98
v
6.3 Đánh giá kết quả của hệ thống trục Z và bộ hàn cân lực. ..................................... 99
6.4 Hướng phát triển đề tài. ........................................................................................ 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................ 100
PHỤ LỤC.......................................................................................................................................... 101
vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Pin Lithium-Ion ( Li-Ion ). ............................................................................. 2
Hình 1.2: Lịch sự phát triển pin lithium ion bởi 3 giáo sư............................................ 3
Hình 1.3: Pin Li-Ion của Tesla ....................................................................................... 4
Hình 1.4: Pin Lithium Polymer ( Li-Po ). ...................................................................... 5
Hình 1.5: Pin Lithium Polymer ( Li-Po ). ...................................................................... 6
Hình 1.6: Cell Pin của Laptop ( Li-Ion ). ....................................................................... 7
Hình 1.7: Cell Pin Laptop ( Li-Po ). .............................................................................. 7
Hình 1.8: Pin Li-Ion dung trong IPhone và MacBook. .................................................. 8
Hình 1.9: Pin Li-Ion dùng trong máy khoan, máy vặn vít. ............................................ 9
Hình 1.10: Pin Li-Ion dùng trong sạc dự phịng. ........................................................... 9
Hình 1.11: Các bộ pin Li-Ion dùng trong xe hơi điện. ................................................. 10
Hình 1.12: Pin Lithium-ion đã đang và sẽ tiếp tục là cơng nghệ có thể định hình tương
lai của nền kinh tế thế giới. .......................................................................................... 11
Hình 1.13: Pin Lithium-ion đã đang và sẽ tiếp tục là cơng nghệ có thể định hình tương
lai của nền kinh tế thế giới. .......................................................................................... 12
Hình 2.1: Sơ đồ hiệu quả về độ dày và tốc độ sản xuất. .............................................. 15
Hình 2.2: Các cơng nghệ hàn cell pin. ......................................................................... 16
Hình 2.3: Độ hiệu quả của các cơng nghệ hàn trong các thách thức chính. ................ 17
Hình 3.1: Máy hàn Cell Pin DPM-10K [6]. ................................................................. 27
Hình 3.2: Máy hàn điểm ỹ thuật số CT26 [7]. ............................................................. 29
Hình 3.3: Máy hàn điểm ỹ thuật số CT26 [7]. ............................................................. 30
Hình 4.1: Hệ thống trục Z và bộ hàn cân lực. .............................................................. 33
Hình 4.2: Các dạng đầu kim hàn. ................................................................................. 36
Hình 4.3: Độ biến dạng tại điểm tiếp xúc của các dạng kim hàn. ............................... 37
Hình 4.4: Sự phân bố của dòng điện phần cuối tại điểm tiếp xúc. .............................. 37
vii
Hình 4.5: Sự phân bổ nhiệt trên các bộ phận tiếp xúc. ................................................ 38
Hình 4.6: So sánh giữa dịng điện đầu vào DC và AC................................................. 39
Hình 4.7: Đầu kim phẳng. ............................................................................................ 40
Hình 4.8: Đầu kim thn nhọn. .................................................................................... 41
Hình 4.9: Đầu kim thn trịn. ..................................................................................... 42
Hình 4.10: Khoảng cách giữa hai kim hàn. ................................................................. 43
Hình 4.11: Độ biến dạng tại điểm mối hàn ( 3D ). ...................................................... 44
Hình 4.12: Độ biến dạng tại điểm mối hàn ( 2D ). ...................................................... 44
Hình 4.13: Gợi ý các điểm hàn. ................................................................................... 46
Hình 4.14: So sánh phân bố dòng điện giữa các tab kết nối có và khơng có khe cắm. 47
Hình 4.15: Các dạng tab có khe để tăng điện trở. ........................................................ 48
Hình 4.16: Tab kết nối có khe và phần lồi. .................................................................. 49
Hình 4.17: Sự phân bổ dịng điện thay đổi do lực hàn................................................. 54
Hình 4.18: Phát sinh tia lửa khi kết cấu khơng vững và thiếu lực hàn. ....................... 55
Hình 4.19: Sơ đồ nguyên lý của bộ nguồn. .................................................................. 57
Hình 4.20: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển. ................................................. 58
Hình 4.21: Siêu tụ LSUC 2,8V 3000F. ........................................................................ 59
Hình 4.22: Bo mạch sử dụng 32 Mosfet. ..................................................................... 60
Hình 4.23: Độ tiếp xúc của mối hàn với lượng nhiệt sinh ra khác nhau. .................... 61
Hình 4.24: Timer SMC: 6Y660. .................................................................................. 63
Hình 4.25: Các mấu hàn theo các cài đặt thời gian hàn khác nhau. ............................ 64
Hình 4.26: Động lực học đầu hàn. ............................................................................... 66
Hình 4.27: Mạch điều khiển động cơ bước và màn hình LCD. .................................. 67
Hình 4.28: Driver động cơ bước HY - DIVV268N - 5A. ............................................ 68
Hình 4.29: Bộ nguồn xung cho driver và mạch điều khiển trục Z............................... 69
Hình 4.30: Bộ nguồn VSF50 – 05................................................................................ 70
Hình 4.31: Đồng hồ hiện thị điện áp. ........................................................................... 71
viii
Hình 5.1: Mặt trên và dưới chi tiết mặt đế bộ cân lực. ................................................ 72
Hình 5.2: Mặt trên và dưới thanh dẫn hướng và thanh cân lực. .................................. 74
Hình 5.3: Lắp thanh dẫn hướng và thanh cân lực vào ray trượt. ................................. 74
Hình 5.4: Tấm chặn tay dẫn hướng. ............................................................................. 75
Hình 5.5: Mặt trên và dưới của cụm tay dẫn hướng, gối đỡ kẹp kim và đệm cách điện.
...................................................................................................................................... 76
Hình 5.6: Cụm tấm chặn, tay dẫn hướng, gối đở kẹp kim và đệm cách điện sau khi lắp
ráp. ................................................................................................................................ 77
Hình 5.7: Đầu kẹp kim hàn. ........................................................................................ 78
Hình 5.8: Lị xo và đót lị xo. ....................................................................................... 79
Hình 5.9: Panme và ổ đỡ, nén lị xo. ............................................................................ 81
Hình 5.10: Cụm panme và ổ đỡ nén lò xo sau khi lắp ráp. .......................................... 82
Hình 5.11: Bộ cân lực hồn chỉnh. ............................................................................... 83
Hình 5.12: Mặt trên và dưới của mặt bích hệ thống trục Z. ......................................... 84
Hình 5.13: Mặt trên và dưới của part gá động cơ bước. .............................................. 85
Hình 5.14: Cụm ray trượt, gối đỡ trục vít me, gối đỡ ốc trượt và gối đỡ bộ cân lực. .. 86
Hình 5.15: Cụm ray trượt, gối đỡ trục vít me, gối đỡ ốc trượt và gối đỡ bộ cân lực. .. 87
Hình 5.16: Cụm trục Z sau khi lắp ráp. ........................................................................ 88
Hình 5.17: Hệ thống trục Z và bộ cân lực .................................................................... 89
Hình 5.18: Hệ thống trục Z và bộ can lực hoàn chỉnh. ............................................... 90
Hình 5.19: Hệ thống trục Z và bộ can lực hồn chỉnh. ................................................ 91
Hình 5.20: Lắp đặt hệ thống điều khiển và bộ nguồn. ................................................. 92
Hình 5.21: Mặt chassis máy. ........................................................................................ 93
Hình 5.22: Máy hồn chỉnh. ......................................................................................... 94
Hình 5.23: Máy hồn chỉnh. ......................................................................................... 95
Hình 6.1: Kết quả mối hàn sau khi thiết kế và tinh chỉnh các thông số. ...................... 97
ix
Hình 1.1A: Động cơ bước. ......................................................................................... 101
Hình 2.1A: Driver HY – DIV268N – 5A................................................................... 102
Hình 3.1A: Trục vít me và ốc trượt. ........................................................................... 105
Hình 4.1A: Ổ bi .......................................................................................................... 106
Hình 5.1A: Bộ ray trượt. ............................................................................................ 107
Hình 6.1A: Khn gá pin ........................................................................................... 108
x
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1: Ước tính và so sánh thời gian chu kỳ đối với hàn điện trở (RW), hàn laser
(LW) và hàn Micro TIG (MT). .................................................................................... 22
Bảng 4.1: Sự thay đổi của dòng điện giữa các khoảng cách. ....................................... 45
Hình 4.2: So sánh dịng hàn giữa chất liệu của tab ( dải ) kết nối. .............................. 50
Bảng 4.3: So sánh nhiệt độ tối đa giữa các tab Hilumin® và Nickel. ......................... 51
Bảng 4.4: Sự giảm nhiệt độ của các tab ( dải ) Hilumin® và Nickel. ......................... 52
Bảng 2.1A: Cài đặt cường độ dòng điện. ................................................................... 103
Bảng 2.2A: Cài đặt vi bước cho driver. ..................................................................... 103
xi
LỜI MỞ ĐẦU
Theo xu hướng phát triển của xã hội Bạn có thể đã nhận thấy ngày càng nhiều xe
điện và các thiết bị giao thông khác trên đường ngày nay bao gồm ô tô cá nhân, xe tải
vận chuyển, xe đạp, xe máy, xe tay ga và các phương thức vận tải khác chạy bằng năng
lượng điện, tất cả đều được cung cấp bằng năng lượng dự trữ trong pin .
Điện khí hóa này - áp dụng trên một số lĩnh vực - được gói gọn trong thuật ngữ
mới: e-Mobility hoặc Electro Mobility là từ viết tắt của điện cơ và là một thuật ngữ
chung được sử dụng để mô tả các nguyên tắc và khái niệm của việc sử dụng các công
nghệ chạy bằng điện. Di động điện tử chuyển từ nhiên liệu hóa thạch thải carbon hiện có
sang sử dụng năng lượng từ các nguồn điện thơng qua khả năng sạc bên ngoài.
Những thách thức gặp phải khi đưa công nghệ này ra thị trường bao gồm nhu cầu
giảm trọng lượng, mở rộng phạm vi hoạt động, thời gian sạc nhanh hơn và chi phí thấp
hơn. Được hiểu theo mục tiêu sản xuất, pin cần phải có dung lượng cao hơn với tổn thất
năng lượng không đáng kể khi phân phối đến hệ thống truyền động, khả năng mang dòng
điện cao hơn để sạc và được làm bằng vật liệu nhẹ, chi phí thấp hơn. Và vì thị trường di
động điện tử đang mở rộng nhanh chóng, nên có thêm những thách thức về sản xuất, bao
gồm cả nhu cầu về chất lượng và dung lượng cao hơn.
Một số mục tiêu này có thể đạt được bằng cách cải tiến hóa chất tế bào và thiết
kế bộ pin, nhưng những mục tiêu khác chỉ có thể được cải thiện bằng cách xem xét chất
lượng chung giữa pin và chất lượng tab kết nối giữa các cell pin.
Xuất phát từ thực tế đó là lý do tại sao phải đặc biệt chú ý đến hệ thống hàn được
lựa chọn để sản xuất bộ pin EV(electric vehicle).Vì vậy đề tài nghiên cứu máy hàn cell
pin nhằm mục đích cải thiện chất lượng của các tab kết nối cell pin, nhằm đáp ứng nhu
cầu về năng lượng cũng như an toàn khi sử dụng.
xii
Tuy nhiên, một cell pin riêng lẻ không thể được được sử dụng trong một quá
trình hoạt động trong một khoảng thời gian dài vì điện áp của nó và mật độ dịng dung
lượng hiện tại khơng đủ cho hoạt động.
Do đó, nhiều cell pin cần phải được ghép và kết nối bằng cách nối tiếp / song song
để tạo thành 1 khối pin. Cho nên, nhiều mối nối điện cần được kết nối thành 1 dải điện
giữa các cell pin . Cho hầu hết Pin 18650 Li -ion , kỹ thuật hàn laser có thể được sử dụng
để hàn một đầu nối kim loại tấm với một cell pin. Tổng quan, kỹ thuật hàn điện trở ( hàn
điểm ) được sử dụng rộng rãi hơn kỹ thuật hàn tia laze bởi vì nó cần chi phí và cơ sở hạ
tầng là thấp hơn . Tuy nhiên, chất lượng của các mối hàn của kỹ thuật hàn điểm là thấp
hơn kỹ thuật hàn laser. Bởi vì ở hàn điểm có nhiều thơng số cần phải kiểm sốt như là:
lực hàn tại hai đầu điện cực ( kim hàn ), điện áp, dịng điện, thời gian hàn và hình dạng
kim hàn vật liệu mối nối.
Với những lí do trên, chúng tơi đã tiến hành đề tài “ Nghiên cứu, thiết kế, chế
tạo máy hàn Cell Pin tự động ” với mục đích hàn kết nối các cell pin riêng lẻ thành
một khối cell pin lớn đủ năng lượng cho mục đích sử dụng. Hàn đóng thành 1 khối ( bộ
) cell pin thay thế cho các thiết bị gia dụng và các thiết bị điện tử như: pin sạc dự phòng,
máy khoan pin cầm tay, máy vặn vít,… và các thiết bị cơ khí cầm tay sử dụng pin. Hoặc
xa hơn nữa là các bộ pin lớn phục vụ cho ngành xe điện nói riêng và ngành các phương
tiện di động sử dụng năng lượng sạch nói chung.
Đồ án của chúng em chọn có tên là “Máy hàn Cell Pin tự động”. Tuy nhiên, với
kinh phí và trình độ cịn hạn chế, chúng em cũng gặp nhiều khó khăn trong việc nghiên
cứu và chế tạo. Chúng em rất mong nhận được những đóng góp và hỗ trợ của các thầy
cơ giáo để đồ án chúng em được hoàn thiện hơn.
xiii
Trước tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Thanh Phương,
người đã nhiệt tình giúp đỡ, động viên và khuyến khích chúng em trong q trình nghiên
cứu và thực hiện đồ án. Chúng em xin cảm ơn các thầy cô giáo và ban giám hiệu nhà
trường đặc biệt là các thầy cô trong Viện Kỹ Thuật đã tạo điều kiện và giúp đỡ chúng
em trong suốt thời gian qua.
❖ MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU.
Mục tiêu.
➢ Tìm hiểu các yêu cầu và tiêu chuẩn an toàn của máy hàn cell pin.
➢ Nghiên cứu chế tạo, sản xuất thử nghiệm ra máy hàn cell pin tự động ( máy
hàn điểm ).
➢ Giúp cho việc kết nối các cell pin nhanh chóng, an tồn và đảm bảo khơng
ảnh hưởng đến chất lượng cell pin.
Nhiệm vụ.
➢ Thăm dò và khảo sát ý kiến của người sử dụng.
➢ Tính tốn cơng suất, năng lượng dòng, trọng tâm, lực nén, thời gian hàn, thời
gian nén, động lực học của đầu hàn, …
➢ Thiêt kế kết cấu bộ nguồn và điều khiển đáp ứng yêu cầu sử dụng an toàn.
➢ Thiết kế phần đầu hàn, trục Z tùy chỉnh theo cỡ pin.
➢ Tính tốn kiểm nghiệm độ ổn định (kích timer đúng thời gian, lực nén và thời
gian nén phù hợp, năng lượng dịng phát ra) đảm bảo mối hàn khơng bị lủng
hoặc cháy.
➢ Thực nghiệm, đánh giá sản phẩm.
xiv
Kế hoạch nghiên cứu và các bước thực hiện.
➢ Xác định nhiệm vụ và đối tượng nghiên cứu.
➢ Tham khảo và thu thập tài liệu liên quan.
➢ Phân tích tài liệu và tính tốn.
➢ Xử lý hình ảnh tài liệu.
➢ Tìm hiểu giá cả thị trường của máy hàn, motor,bộ nguồn và các đồ dùng liên
quan.
➢ Tìm và chọn các thiết bị vật tư, vật liệu cần thiết, phù hợp với u cầu tính
tốn.
➢ Tiến hành nghiên cứu, thiết kế máy hàn cell pin.
➢ Hàn thử nhiều lần (độ dày tab liên kết (kẽm) khác nhau, các loại cell pin khác
nhau
➢ Đánh giá quá trình thử nghiệm, đưa ra các biện pháp xử lí thích ứng (điều
chỉnh dịng, cao độ trục Z, thời gian phát dòng, thời gian nén lực nén,…).
➢ Tổng hợp các điều kiện để đưa ra thông số tùy chỉnh chính xác cho máy.
❖ ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
Đối tượng nghiên cứu
➢ Máy hàn điểm ( hàn cell pin ).
Phạm vi nghiên cứu.
➢ Các chức năng của máy đáp ứng yêu cầu của người sử dụng.
➢ Các tham số kỹ thuật của các loại pin.
➢ Nghiên cứu tính tốn nhằm xác định cơng suất u cầu.
Giới hạn phạm vi nghiên cứu.
➢ Dành cho cá nhân hoạc doanh nghiệp sản xuát bộ pin hoặc nhận gia cơng đóng
khối pin lớn.
xv
❖ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
➢ Nghiên cứu tài liệu liên quan.
➢ Khảo sát nhu cầu của người sử dụng.
➢ Tham khảo ý kiến của các chuyên gia.
➢ Nghiên cứu lý thuyết.
➢ Nghiên cứu thực nghiệm – khảo sát đánh giá.
❖ NỘI DUNG ĐỒ ÁN GỒM 6 CHƯƠNG CHÍNH:
-
Chương 1: Giới thiệu.
-
Chương 2: Tổng quan giải pháp.
-
Chương 3: Phương pháp giải quyết.
-
Chương 4: Quy trình thiết kế.
-
Chương 5: Thi cơng.
-
Chương 6: Đánh giá kết quả, kết luận.
xvi
Chương 1
GIỚI THIỆU
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PIN LITHIUM.
1.1.1 Khái niệm
Pin ( bắt nguồn từ từ tiếng Pháp pile ), còn được viết theo tiếng Anh là
"battery", là một hoặc nhiều pin điện hóa ( electrochemical cell ) biến đổi năng lượng
hóa học thành năng lượng điện. Từ khi được sáng chế lần đầu ( "pin Volta" ) năm 1800
bởi AlessandroVolta, pin đã trở thành nguồn năng lượng thông dụng cho nhiều đồ vật
trong gia đình cũng như cho các ứng dụng công nghiệp. Theo ước lượng năm 2005, công
nghiệp sản xuất pin mang lại doanh thu 48 tỷ USD mỗi năm, với tốc độ tăng trưởng 6%
trên năm.
Có hai loại pin: pin sơ cấp (pin dùng 1 lần), được thiết kế để sử dụng 1 lần sau đó
vứt đi, và pin thứ cấp ( pin nạp được ), được thiết kế để nạp được nhiều lần. Các pin cỡ
nhỏ được sản xuất cho các thiết bị tiêu thụ ít năng lượng như đồng hồ đeo tay; những pin
lớn có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị di động như máy tính xách tay. Ngồi ra
cịn có pin khoai tây,pin chanh,pin cảm ứng từ điện cho dòng điện miễn phí với hiệu suất
cực cao mà khơng cần phải sạc. Nếu bị chai pin nên sạc pin qua ngày, dù pin đã đạt
100% nhưng vì pin đang bị chai nên sạc qua ngày sẽ giúp máy lâu hết pin hơn.
Pin phổ biến và xuất hiện nhiều nhất ngày nay là Pin Lithium , nó có hiệu xuất
cao và tuổi thọ dài nên thườn được sử dụng nhiều trên hầu hết các thiết bị cần khả năng
lưu trữ điện hiện đại [1].
1
1.1.2 Pin Lithium-Ion ( Li-Ion ).
Pin lithium ion hay còn gọi là pin li-on, viết tắt là LIB. Đây là cơng nghệ pin tiên
tiến có ion lithium là thành phần chính, điều đặc biệt là loại pin này có thể sạc được.
Pin Lithium thường dùng cho các thiết bị như: Điện thoại, máy tính, máy chụp
hình… Hiện nay, pin lithium còn được chú trọng phát triển trên những ứng dụng phương
tiện di chuyển chạy bằng điện như: Xe đạp điện, xe máy điện, ô tô điện... hoặc kỹ thuật
ở các ngành qn đội, hàng khơng... [2].
Hình 1.1: Pin Lithium-Ion ( Li-Ion ) [3].
2
❖ Lịch sử phát triển của pin lithium ion
Vào năm 1970, M. Stanley Whittingham là nhà hóa học người Anh, khi làm việc
cho Exxon, đã sử dụng titan (IV) sulfua và kim loại lithi làm điện cực. Tuy nhiên, pin
sạc lithium từ thí nghiệm này khơng thể ứng dụng vào thực tế. Titan disulfua cần phải
tổng hợp trong điều kiện chân không. Nếu để thực hiện điều này sẽ rất tốn kém (khoảng
1000USD/ 1kg titan disulfua vào những năm 1970) [2].
Ngồi ra, titan disulfua có thể phản ứng tạo thành các hợp chất hidro sunfua có
mùi khó chịu khi tiếp xúc với khơng khí. Chính vì vậy, Exxon đã ngưng sản xuất pin
lithium của Whittingham [2].
Hình 1.2: Lịch sự phát triển pin lithium ion bởi 3 giáo sư [2].
Năm 1980, John Goodenough là giáo sư vật lý người Mỹ đã phát minh ra một loại
pin lithium khác. Ông đã tạo ra pin lithium nhờ sự kết hợp giữa lithium coban oxit, có
thể di chuyển qua pin từ điện cực này sang điện cực kia dưới dạng ion Li+ [2].
Đến năm 1983, Akira Yoshino giáo sư của Đại học Meijo, Nhật Bản đã chế tạo
ra một pin nguyên mẫu có thể sạc sử dụng lithium cobalt oxit như cathode và
polyacetylene làm cực dương. Nguyên mẫu này có vật liệu cực dương không chứa liti
3
