PSA胶带如何优化电池生产

本文由艾利丹尼森高性能胶带赞助。

胶带能够简化复杂流程、助力机器人组装、减少废品等。

作者：马克斯·范拉霍斯特

目前全球道路上已有超过6000万辆电动汽车。这个数字在几年前还似乎难以想象。它表明，电动汽车制造商已不再只需证明方案的可行性，如今还必须证明其可制造性——即在保证质量、安全与利润的同时实现快速规模化生产的能力。

电动汽车及电动出行电池也是如此。尽管相关技术仍在不断发展，但要实现市场化，关键在于制造工艺。那些能够优化生产流程、高效实现自动化，并以低成本生产出高质量产品的企业将会胜出。

这条道路看似充满挑战，但实际上有一些策略可以帮助提升产品质量和生产效率。其中一种策略就是材料选择，尤其是压敏胶带的选型。

压敏胶带在电池设计中有哪些优势？

PSA胶带是一种成熟、先进且种类多样的技术，被广泛应用于汽车及交通等多个行业。根据其结构不同，这类胶带可能含有一种或两种粘合剂，在施加轻微压力后即可粘附在基材上；同时还具有提供尺寸稳定性及其他性能的表面层，以及能在粘合剂使用前保护它的衬里层。

这类多功能胶带能够轻松适配狭小空间，同时有助于降低包装的整体重量。它们具有操作简洁、重复性高的特点，通常也适用于自动化生产流程。

从制造角度来看，这些优势使得PSA胶带成为液体粘合剂的优质替代品——后者需要固化时间且涂抹效果存在差异；同时也优于机械紧固件——因为机械紧固件会增加零件的数量和重量。

PSA胶带还可以经过定制，具备超越简单粘接功能的特性。例如：具有电绝缘性能的膜面材料能够增强系统的介电保护能力；与云母等防火材料结合使用的胶带可提升热防护效果；而层压在厚泡沫面材上的胶带则为精密部件提供减震保护。

作为可制造性设计解决方案的PSA胶带

重要的是，PSA胶带不仅可以根据最终用途进行定制，还能针对制造过程中的特定挑战进行设计。这正是可制造性设计的核心所在。

事实上，电池制造在多个层面都极为复杂。电芯、模块及电池组的生产涉及不同的基材、严格的公差要求、多层结构组装，以及电气与热管理需求。浪费性的生产步骤以及对脆弱电池组件的损坏都是亟待解决的难题，对于那些采用传统粘接和组装方法的制造商而言，这类问题可能频繁出现。

PSA胶带如何解决这些问题并优化电池生产

这时PSA胶带便派上了用场。以下仅是这种DFM解决方案帮助优化电池生产的几种方式。

PSA胶带可减少工艺步骤、生产线成本及复杂性

使用PSA胶带可以省去传统粘接和固定方法中那些耗时且费力的步骤。如前所述，这类胶带无需固化时间。一旦粘附到位，带有胶带的部件即可立即进入生产流程的下一环节。这不仅节省了时间，还无需使用固化炉等设备，有助于控制资本支出。

Avery Dennison的新一代Volt ToughTM Stretch胶带便是这些优势的典型体现。

该产品是一种基于PSA胶带的电介质绝缘解决方案，专为粘贴在平面金属坯料上而设计。这些坯料随后可以被切割和冲压成电池组件设计所需的任意形状。该胶带所具备的“延展性”可防止在加工过程中电介质屏障出现撕裂或开裂。

传统的电介质处理方法，如粉末涂层，无论是在内部生产还是外包加工，都会增加生产流程的复杂度与成本。而作为新一代产品的Volt Tough Stretch PSA胶带，则可通过手动或机器人方式更便捷地在线应用，从而简化流程并降低成本。

PSA胶带助力自动化与机器人应用

通过使用针对具体应用和自动化流程定制的胶带结构，电动出行设备制造商能够设计出高效且实用的自动化工艺。PSA胶带可支持多种自动化方案，包括冲切零件的拾放、单次过程中的衬垫去除与粘贴，以及用于冷却板等大型部件的宽幅层压工艺。

由于PSA胶带在接触基材后会立即发生粘接，因此在部件在不同工位之间转移时不太可能发生位移。这对于多层电池组件尤为重要，因为对位不准会导致电气间隙问题、热接触不均匀以及后续组装故障。

对于通过机器人进行粘贴的PSA胶带而言，尺寸稳定性是其另一大优势。PET等薄膜基载体在机器人搬运和定位过程中不易拉伸，从而能在高速度粘贴时提升位置精度。当组装作业要求边缘或表面不平整处也能保持一致时，可使用无纺布或泡沫载体，在灵活性与自动化兼容性之间取得平衡。

对于注重规模化生产的电池制造商来说，专为机器人应用设计的PSA胶带有助于稳定生产线、提高产量并提升整体设备效率。

PSA胶带有助于控制废品率并提升质量

许多电池材料较为脆弱，难以处理，在高速组装过程中极易受损。PSA胶带可通过定制来帮助电池制造商减少这些材料造成的浪费和废品率。

在移除衬垫的过程中常常会遇到一个难题：云母或陶瓷纸等材料在受到过大的应力与作用力时可能会撕裂、分层或断裂。

那些将可控释放型衬垫与配比恰当的粘合剂系统结合在一起的PSA胶带结构，能够在自动化或半自动化移除过程中降低施加在这些材料上的机械应力，从而减少进入后续工序的损坏部件。

像艾利丹尼森这样的制造商可以通过控制释放配方（低、中或高）和/或对粘合剂进行分区涂覆等方式，精确调节衬垫的移除力。

此外，胶带还可以设计为与视觉系统兼容，以支持在线质量检测。通过使用印刷衬垫或着色粘合剂系统，自动化设备能够在装配流程继续进行之前确认零件的存在及位置。及早发现缺陷可让不合格零件在增加价值之前被剔除，从而降低废品总成本。

在大规模生产中，这类逐步改进的效果会叠加。通过减少搬运造成的损坏、错位以及后期出现的缺陷，为电池制造优化的PSA胶带有助于提高整体良率，同时降低制造成本。

为您的生产线设计基于PSA胶带的DFM解决方案

为满足您的制造需求而打造PSA胶带解决方案时，首要的合理步骤是寻找那些能够提供您内部可能缺乏的专业知识与能力的合作伙伴。业内有许多PSA胶带制造商可以承担这一角色。

在筛选胶带制造商时，可考虑以下问题：

该制造商是否具备电池行业的经验与应用技术专长？

该制造商是否拥有开发我所需解决方案的科研能力？

该制造商是否有意愿提供定制化解决方案？（并非所有厂商都有此意愿。）

该制造商是否拥有包括胶带加工厂和功能材料制造商在内的其他企业网络，这些网络可能对我的项目成功至关重要？

该胶带制造商是否提供持续支持？

理想情况下，这种合作关系应在产品设计阶段早期就建立。这样胶带制造商就能有最大的空间来开发适合您生产流程的解决方案。

我的公司艾利丹尼森会与原始设备制造商及供应商合作，针对特定的电池单元、模块和包装设计定制基于PSA胶带的解决方案。我们为电动汽车电池行业提供多种PSA胶带解决方案，而这些产品都依托于强大的研发能力。

关于作者

马克斯·范拉弗斯特是艾利丹尼森北美材料集团储能业务的市场经理。他在粘合剂和胶带领域拥有十年的技术、销售及市场推广经验，致力于帮助原始设备制造商及供应商应对快速发展的储能行业中的设计、制造和性能方面的挑战。

通过领英联系马克斯

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