Как собрать цилиндрический аккумуляторный блок: руководство по процессу и оборудованию.

Цилиндрические аккумуляторные батареи, используемые в электроинструментах, электровелосипедах, дронах, портативных электростанциях и системах хранения энергии, могут значительно различаться по напряжению, емкости и конструкции, но большинство производственных линий используют схожую последовательность сборки.

Основные этапы включают сортировку емкости ячеек, нанесение изоляционной бумаги, сортировку по напряжению холостого хода и внутреннему сопротивлению, компоновку ячеек, проверку полярности, точечную сварку, тестирование BMS.иустановкаЗавершено тестирование упаковки, ее комплектация, кодирование и испытания на старение при заряде-разряде.

Эти процессы могут быть организованы в виде автономных рабочих мест, полуавтоматической линии или полностью автоматизированной производственной линии.

Процесс сборки цилиндрического аккумуляторного блока

Классификация емкости элементов → Нанесение изоляционной бумаги → Сортировка по OCV и ACIR → Расположение элементов → Проверка полярности → Точечная сварка → Тестирование и установка BMS → Тестирование аккумуляторных батарей → Упаковка и маркировка → Испытание на старение при зарядке/разрядке

Первые несколько этапов сосредоточены на обеспечении однородности ячеек и правильного расположения. Сварка и сборка BMS обеспечивают электрическое соединение блока, а тестирование и старение готового блока используются для проверки собранной батареи перед отгрузкой.

Основные компоненты цилиндрического аккумуляторного блока

Цилиндрический аккумуляторный блок состоит, главным образом, из:

• Цилиндрические литий-ионные элементы
• Система управления батареями (BMS)
• Держатели или кронштейны для ячеек
• Изоляционная бумага
• Никелевые или никелированные стальные полосы
• Изоляционная лента
• Провода и жгуты проводов
• Датчики температуры
• Разъемы и выходные клеммы
• ЭВА или амортизирующие материалы
• Термоусадочная пленка или внешний корпус
• Этикетки или коды отслеживания

Последовательное соединение определяет напряжение батареи, а параллельное соединение увеличивает емкость и токовую нагрузку.

Типичные размеры и области применения цилиндрических ячеек

Поддерживаемые форматы ячеек

14500 · 18650 · 21700 · 26650 · 32650 · 32700 · 32140 · 33140

Не все станки используют одинаковые инструменты. При изменении диаметра, высоты или структуры ячеек может потребоваться замена зажимов, держателей ячеек и механизмов подачи.

Типичные области применения

• Электроинструменты
• Электровелосипеды
• Электросамокаты
• Электромотоциклы
• Аккумуляторные батареи для дронов и БПЛА
• Переносные электростанции
• системы хранения энергии
• системы бесперебойного питания
• Автоматизированные транспортные средства и мобильные роботы
• Индивидуально разработанные промышленные аккумуляторные батареи

Какое оборудование используется для сборки цилиндрического аккумуляторного блока?

Полный комплект оборудования для производства может включать следующее:

При изготовлении прототипов или мелкосерийном производстве ряд операций может оставаться ручным. Массовые производственные линии автоматизируют процессы, которые в наибольшей степени влияют на стабильность и производительность, особенно сортировку, проверку полярности, сварку и тестирование.

Шаг 1 — Оценка емкости ячеек

Перед сборкой элементы заряжаются и разряжаются для измерения полезной емкости и основных характеристик.

Цель состоит в том, чтобы предотвратить объединение в один аккумуляторный блок элементов с существенно различающейся емкостью, возникающей в результате истощения или потери заряда во время длительного хранения или транспортировки. Более слабые элементы ограничивают полезную производительность всей последовательной или параллельной сборки.

А литиумион машина для сортировки клеток Выполняет запрограммированные циклы заряда-разряда по нескольким каналам и записывает данные для каждой ячейки.

Системы выравнивания грунта ACEY могут быть сконфигурированы для распространенных цилиндрических форматов, таких как:

18650 · 21700 · 26650 · 32650 · 32700 · 32140 · 33140

Доступные конфигурации включают:

• Тестовые системы 5 В с различными диапазонами тока
• 128 / 256 / 512 каналов
• Стандартные линейные системы
• Системы обратной связи по энергии
• Запись и управление данными на ПК

Для крупномасштабной обработки ячеек многоканальная сортировка позволяет тестировать сотни ячеек одновременно, прежде чем они поступят на этап сборки аккумуляторных блоков.

Рекомендуемое оборудование: Машина для сортировки аккумуляторных элементов.

Шаг 2 — Нанесение изоляционной бумаги

После определения необходимой мощности вокруг положительного полюса наносится изоляционная бумага.

Эта дополнительная изоляция помогает отделить область положительного полюса от металлического корпуса элемента (анода) во время сборки.

Анавтоматическая машина для приклеивания изоляционной бумагиМашины ACEY обрезают и наносят бумагу с обеспечением равномерного позиционирования. Они могут быть оснащены сменной оснасткой для различных цилиндрических ячеек.

В зависимости от конфигурации ячейки и оборудования, скорость производства может достигать 4800 ячеек в час.

К распространённым форматам относятся:

18650 · 21700 · 26650 · 32650 · 32700

Larger cylindrical cells such as 32140 and 33140 require suitable tooling and machine configuration.

Recommended Equipment: Battery Insulation Paper Sticking Machine

Step 3 — OCV and Internal Resistance Sorting

Capacity grading alone is not enough for final cell matching.

Before assembly, it is also necessary to measure theopen-circuit voltageandAC internal resistanceof the battery cells to ensure the consistency of the battery pack.

The measured values are compared with preset ranges, and the cells are automatically separated into different groups.

ACEY cylindrical battery sorting machines are available with standard 5-, 6-, 10-, or 11-channel configurations, with customized options also available. They can be integrated with branded testers such as the HIOKI BT3561 or other compatible instruments to measure open-circuit voltage (OCV) and AC internal resistance.

Barcode scanning can also be added when the production process requires cell-level traceability.

Cells with large differences in voltage or resistance may behave differently under charge and discharge. Sorting helps the manufacturer build packs from cells with closer electrical characteristics.

For production lines that combine insulation paper application and sorting, these processes can also be integrated to reduce repeated cell handling.

Recommended Equipment: Cylindrical Battery Sorting Machine

Step 4 — Cell Arrangement and Polarity Inspection

Sorted cells are placed into the required series-parallel arrangement using cell holders or dedicated fixtures.

Before welding, the positive and negative orientation of every cell should be checked.

For small production runs, this may be done manually. On semi-automatic and automatic lines, a CCD polarity inspection system is more reliable because it checks the complete cell group against the preset pattern.

ACEY CCD inspection systems can be configured for cylindrical cells including:

18650 · 21700 · 26650 · 32650 · 32700 · 32140 · 33140

Any reversed or incorrectly positioned cell can be identified before the pack enters the welding station.

Recommended Equipment: CCD Tester

Step 5 — Battery Pack Spot Welding

Spot welding is one of the most important operations in cylindrical battery pack assembly.

The cells are connected in series and parallel by welding nickel or nickel-plated connecting strips to the cell terminals.

The welding result is affected by more than welding current. The main process variables include:

• Strip material
• Strip thickness
• Cell terminal material
• Welding current
• Welding time
• Electrode pressure
• Electrode condition
• Welding point position

ACEY provides 5000A, 8000A and 10000A DC inverter or transistor welding power supply configurations for cylindrical battery pack assembly.

Machine options include:

• Gantry spot welding machine
• Slide-rail gantry spot welding machine
  
• Single-side automatic spotwelding machine
• Double-side automatic spotwelding machine
• Double-side automatic spot welding machine with conveyor belt
• Customized welding fixtures

Automatic models can store welding programs for different battery pack designs and move between preset welding positions.

For production use, welding parameters should be validated with the actual cell and connecting strip. A parameter that works well on one battery pack should not automatically be copied to another design.

The inspection criteria may include weld appearance, connection strength and electrical resistance according to the manufacturer’s own process standard.

Recommended Equipment: Battery Pack Spot Welding Machine

Step 6 — BMS Testing and Installation

After the cell groups are electrically connected, the battery management system is installed according to the pack design.

Before installation or final integration, the BMS can be tested to verify its protection functions.

A BMS tester mainly check functions such as:

• Overcharge protection
• Overcharge recovery
• Overdischarge protection
• Overdischarge recovery
• Overcurrent protection
• Standby current
• Protection delay and recovery behavior

The required test range is determined by the BMS series count, voltage and current rating.

After BMS verification, assembly work includes:

• BMS mounting
• Balance-wire connection
• Main power cable connection
• Temperature-sensor installation
• Connector installation
• Insulation
• Wire fixing

This part of the process varies significantly from one battery pack to another. BMS specifications and electrical drawings are therefore important when configuring the assembly workstation or production line.

Recommended Equipment: BMS Tester

Step 7 — Finished Battery Pack Testing

Once the BMS, wiring and electrical connections are complete, the battery pack is tested as a finished assembly.

This step checks components and connections introduced during battery pack assembly rather than the performance of an individual cell.

A battery comprehensive tester can be configured to test:

• Open-circuit voltage
• AC/DC internal resistance
• Rapid Charging
• Rapid Discharging
• Charge protection
• Discharge protection
• Overcurrent protection
• Short-circuit protection

Upper and lower limits are set in the test program, allowing the equipment to identify qualified and unqualified packs.

Finished pack testing is particularly useful for detecting problems related to:

• Poor welding
• Incorrect wiring
• BMS connection errors
• Connector problems
• Abnormal protection behavior

ACEY provides different voltage and current configurations for small and larger battery packs.

Recommended Equipment: Battery Comprehensive Tester

Step 8 — Battery Pack Packaging

After electrical testing, the pack is prepared for final packaging.

The packaging method may include:

• PVC heat-shrink film
• POF film
• PP (Polypropylene)
• PE (Polyethylene)
  
• Plastic housing
• Metal housing
• Customized enclosure

For heat-shrink packaging, the pack passes through a temperature-controlled shrink tunnel.

ACEY heat shrink machines are available with adjustable conveyor speed and temperature settings for different pack sizes and film materials.

Recommended Equipment: Automatic Heat Shrink Wrap Machine

Step 9 — Coding and Traceability

Pack identification is added before shipment or aging.

Printed information includes:

• Battery model
• Rated voltage
• Capacity
• Production date
• Batch number
• Serial number
• Barcode
• QR code

A handheld printer may be enough for small-batch production, while conveyor-based or continuous inkjet printers are more suitable for production lines.

If traceability is required, the printed code can be linked with earlier cell or pack test records.

Recommended Equipment: Battery Pack Coding Machine

Step 10 — Charge/Discharge Aging

Aging is one of the final electrical verification steps.

The battery pack is charged and discharged according to a programmed test sequence. The system can record:

• Voltage
• Charge current
• Discharge current
• Capacity
• Charge/discharge time
• Protection behavior
• Cycle data

ACEY battery pack charge-discharge and aging systems cover a wide range of battery pack applications.

Available configurations include:

• 8V–1500V voltage range
• 10A–1200A current range
• Multiple independent test channels
• Standard or energy-feedback systems
• PC-based data management

The selected tester must cover the pack’s maximum voltage and required charge/discharge current. Channel quantity is usually selected according to the planned production output and aging time.

For higher-power applications, energy-feedback systems can return part of the discharge energy to the electrical network instead of dissipating it only as heat.

Recommended Equipment: Battery Pack Aging Machine

Semi-Automatic or Fully Automatic?

The higher automation option is not always the better choice.

A semi-automatic production setup is more flexible when the manufacturer produces several battery pack models or changes fixtures frequently.

Many cylindrical battery pack lines use a combination of both.

For example, cell sorting, CCD polarity inspection and automatic spot welding can be automated, while BMS installation, wiring or enclosure assembly remains manual.

This approach often gives better flexibility than trying to automate every process from the beginning.

How to Configure Cylindrical Battery Pack Assembly Equipment

The equipment should be selected from the actual battery pack design rather than only from the cell model.

Two 21700 battery packs may require completely different fixtures, welding machines and test systems if their series-parallel configuration, current requirement and mechanical structure are different.

Before equipment selection, it is useful to confirm the following information.

Cell Information

• Cell model
• Cell chemistry
• Cell capacity
• Nominal voltage
• Maximum charge/discharge current

Battery Pack Design

• Series and parallel configuration
• Number of cells
• Pack voltage
• Pack capacity
• Maximum working current
• Pack dimensions or drawing

Welding Information

• Nickel or nickel-plated strip material
• Strip thickness
• Busbar structure
• Welding pattern
• Number of welding points

BMS Information

• Number of series
• Protection current
• Communication function
• BMS drawing or datasheet

Production Requirement

• Packs per hour or per day
• Number of battery pack models
• Planned automation level
• Workshop layout
• Available operators

Testing Requirement

• Cell grading criteria
• OCV and IR sorting limits
• Finished pack test items
• Charge/discharge current
• Aging procedure
• Required test channels
• Data traceability requirements

These details make it much easier to match each machine to the actual process and avoid buying equipment with either insufficient capacity or unnecessary specifications.

ACEY Cylindrical Battery Pack Assembly Solutions

ACEY supplies individual machines, semi-automatic production equipment and fully automatic assembly solutions for cylindrical lithium battery packs.

Equipment can be configured for cells including:

18650 · 21700 · 26650 · 32650 · 32700 · 32140 · 33140

Available processes cover:

1. Cell grading
2. Insulation paper application
3. OCV and internal resistance sorting
4. CCD polarity inspection
5. Resistance spot welding
6. BMS testing
7. Finished pack testing
8. Heat-shrink packaging
9. Coding
10. Charge-discharge aging

For production-line projects, the configuration is developed around the customer’s battery pack, required output and test process rather than from a fixed machine list.

Planning a Cylindrical Battery Pack Project?

Please provide:

• Cell model
• Series/parallel configuration
• Pack voltage and capacity
• Pack drawing or dimensions
• Connecting strip material and thickness
• BMS specification
• Required production output
• Testing requirements
• Preferred automation level

This information allows us to recommend the required machines, tooling, welding configuration and test system for the actual pack.

Discuss Your Battery Pack Assembly Project →

Frequently Asked Questions

*What machines are needed to make a cylindrical battery pack?

A typical production setup may include a cell grading machine, insulation paper sticking machine, OCV/IR sorter, CCD polarity tester, spot welder, BMS tester, battery comprehensive tester, packaging machine, coding machine and battery pack aging tester.

Small-batch production does not necessarily require all processes to be automated.

*What cylindrical cells can be used?

Common formats include 18650, 21700, 26650, 32650, 32700, 32140 and 33140.

Whether one machine can handle several cell sizes depends on its mechanical range and tooling. Fixtures, feeders and holders may need to be changed when switching cell formats.

What is the difference between capacity grading and OCV/IR sorting?

Capacity grading measures cell capacity through charge-discharge testing.

OCV/IR sorting measures open-circuit voltage and internal resistance and groups the cells according to preset ranges.

They are different steps and are often used together before battery pack assembly.

Why check cell polarity before welding?

A reversed cell can create the wrong series-parallel connection once the nickel strip is welded.

CCD inspection checks the complete cell arrangement before welding and identifies cells placed in the wrong direction.

What type of spot welder is used for cylindrical battery packs?

Resistance spot welding is commonly used for nickel and nickel-plated connecting strips.

ACEY provides 5000A, 8000A and 10000A welding power supply, including gantry, single-side automatic and double-side automatic configurations.

Параметры оборудования и сварки следует выбирать в соответствии с типом клеммы ячейки, материалом полосы, толщиной полосы и схемой сварки.

В чём разница между тестом и...Комплексное тестирование и испытания на старение комплекта Y?

• Комплексное тестирование аккумуляторного блока включает проверку его электрических характеристик и защитных функций после сборки, таких как напряжение, внутреннее сопротивление, быстрая зарядка/разрядка, перезарядка, переразрядка, перегрузка по току, защита от короткого замыкания и функции BMS.
• В свою очередь, испытания на старение оценивают стабильность батареи во времени посредством контролируемой зарядки, разрядки или хранения, чтобы выявить такие проблемы, как аномальное падение напряжения, чрезмерный саморазряд, нестабильность емкости или отказы на ранних этапах эксплуатации.

Может ли одна производственная линия выпускать разные типы аккумуляторных батарей?

Да, но не без изменений.

При изменении диаметра ячеек, размеров блока или схемы сварки необходимо также изменить держатель, приспособление, подающее устройство или программу сварки.

Полуавтоматические линии обеспечивают большую гибкость для клиентов, производящих несколько моделей аккумуляторных батарей.

Какую информацию необходимо компании ACEY, прежде чем рекомендовать производственную линию?

Наиболее полезная информация:

• клеточная модель
• Последовательно-параллельная конфигурация
• Напряжение и емкость аккумулятора
• Рисунок упаковки
• Материал и толщина никелевой полосы
• Спецификация BMS
• Требуемый результат
• Требования к тестированию
• Уровень автоматизации

Имея эти данные, оборудование и инструменты можно подбирать, исходя из особенностей конкретного аккумуляторного блока, а не используя типовую линейную конфигурацию.