Cómo ensamblar un paquete de baterías cilíndricas: Guía de proceso y equipo

Las baterías cilíndricas utilizadas en herramientas eléctricas, bicicletas eléctricas, drones, estaciones de energía portátiles y sistemas de almacenamiento de energía pueden diferir mucho en voltaje, capacidad y estructura, pero la mayoría de las líneas de producción siguen una secuencia de ensamblaje similar.

Los pasos principales incluyen la clasificación de la capacidad de la celda, la aplicación del papel aislante, la clasificación de OCV y resistencia interna, la disposición de la celda, la inspección de polaridad, la soldadura por puntos y las pruebas del BMS.yinstalación, pruebas de empaquetado, embalaje, codificación y envejecimiento por carga y descarga finalizadas.

Estos procesos pueden organizarse como estaciones de trabajo fuera de línea, una línea semiautomática o una línea de producción totalmente automatizada.

Proceso de ensamblaje del paquete de baterías cilíndricas

Clasificación de la capacidad de las celdas → Colocación del papel aislante → Clasificación OCV y ACIR → Disposición de las celdas → Inspección de polaridad → Soldadura por puntos → Pruebas e instalación del BMS → Pruebas del paquete de baterías → Empaquetado y codificación → Envejecimiento de carga/descarga

Los primeros pasos se centran en la uniformidad de las celdas y su correcta disposición. La soldadura y el ensamblaje del BMS establecen la conexión eléctrica del paquete, mientras que las pruebas y el envejecimiento del paquete terminado se utilizan para verificar la batería ensamblada antes del envío.

Componentes principales de un paquete de baterías cilíndricas

Un paquete de baterías cilíndricas se compone principalmente de:

• Celdas cilíndricas de iones de litio
• Sistema de gestión de baterías (BMS)
• Soportes o grapas para celdas
• Papel aislante
• Tiras de acero niquelado o chapado en níquel
• Cinta aislante
• Cables y mazos de cables
• sensores de temperatura
• Conectores y terminales de salida
• Materiales EVA o de amortiguación
• Película termorretráctil o una carcasa externa
• Etiquetas o códigos de trazabilidad

La conexión en serie determina la tensión del paquete, mientras que la conexión en paralelo aumenta la capacidad y la capacidad de corriente.

Tamaños comunes de celdas cilíndricas y sus aplicaciones

Formatos de celda compatibles

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

No todas las máquinas utilizan las mismas herramientas. Es posible que sea necesario cambiar los soportes, los portacables y los mecanismos de alimentación cuando cambie el diámetro, la altura o la estructura del paquete de celdas.

Aplicaciones típicas

• Herramientas eléctricas
• bicicletas eléctricas
• patinetes eléctricos
• motocicletas eléctricas
• Baterías para drones y vehículos aéreos no tripulados
• Estaciones de energía portátiles
• Sistemas de almacenamiento de energía
• Sistemas UPS
• Vehículos guiados automáticamente y robots móviles
• Paquetes de baterías industriales personalizados

¿Qué equipo se utiliza para ensamblar un paquete de baterías cilíndricas?

Una configuración de producción completa puede incluir el siguiente equipo:

Para la producción de prototipos o lotes pequeños, varias operaciones pueden seguir siendo manuales. Las líneas de producción masivas automatizan los procesos que más influyen en la consistencia y el rendimiento, especialmente la clasificación, la inspección de polaridad, la soldadura y las pruebas.

Paso 1: Clasificación de la capacidad de las celdas

Antes del ensamblaje, las celdas se cargan y descargan para medir la capacidad útil y el rendimiento básico.

El objetivo es evitar que celdas con capacidades muy diferentes —debido al agotamiento o la pérdida de carga durante el almacenamiento o el transporte prolongados— se agrupen en el mismo paquete de baterías. Las celdas más débiles limitan el rendimiento útil de todo el conjunto, ya sea en serie o en paralelo.

A litioion máquina clasificadora de células Realiza ciclos programados de carga y descarga a través de múltiples canales y registra los datos de cada celda.

Los sistemas de clasificación ACEY se pueden configurar para formatos cilíndricos comunes como:

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

Las configuraciones disponibles incluyen:

• Sistemas de prueba de 5 V con diferentes rangos de corriente.
• 128 / 256 / 512 canales
• Sistemas lineales estándar
• Sistemas de retroalimentación de energía
• Registro y gestión de datos mediante PC

Para el procesamiento de células a gran escala, la clasificación multicanal permite analizar cientos de células simultáneamente antes de que entren en la etapa de ensamblaje del paquete.

Equipo recomendado: Máquina clasificadora de celdas de batería

Paso 2: Aplicación del papel aislante

Tras la calibración de la capacitancia, se aplica papel aislante alrededor del terminal positivo.

Este aislamiento adicional ayuda a separar la zona del terminal positivo de la carcasa metálica de la celda (ánodo) durante el montaje.

UnMáquina automática para pegar papel aislanteCorta y aplica el papel con un posicionamiento uniforme. Las máquinas ACEY pueden equiparse con herramientas intercambiables para diferentes celdas cilíndricas.

La velocidad de producción puede alcanzar hasta 4.800 células por hora, dependiendo de la configuración de la célula y de la máquina.

Los formatos comunes incluyen:

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.

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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.

Los parámetros de la máquina y de soldadura deben seleccionarse en función del terminal de la celda, el material de la tira, el espesor de la tira y el patrón de soldadura.

¿Cuál es la diferencia entre bateador?¿Pruebas exhaustivas y pruebas de envejecimiento del paquete?

• Las pruebas exhaustivas del paquete de baterías verifican el rendimiento eléctrico y las funciones de protección del paquete después del ensamblaje, tales como el voltaje, la resistencia interna, la carga/descarga rápida, la sobrecarga, la sobredescarga, la sobrecorriente, la protección contra cortocircuitos y las funciones del BMS.
• Por otro lado, las pruebas de envejecimiento evalúan la estabilidad del paquete a lo largo del tiempo mediante carga, descarga o almacenamiento controlados para identificar problemas como caídas de voltaje anormales, autodescarga excesiva, inconsistencia de capacidad o fallas prematuras.

¿Puede una misma línea de producción fabricar diferentes tipos de baterías?

Sí, pero no sin un cambio.

Si cambia el diámetro de la celda, las dimensiones del paquete o el patrón de soldadura, también será necesario cambiar el soporte, el accesorio, el alimentador o el programa de soldadura.

Las líneas semiautomáticas ofrecen mayor flexibilidad a los clientes que fabrican varios modelos de baterías.

¿Qué información necesita ACEY antes de recomendar una línea de producción?

La información más útil es:

• Modelo celular
• Configuración serie-paralelo
• Voltaje y capacidad del paquete
• Dibujo de paquete
• Material y espesor de la tira de níquel
• Especificación BMS
• Salida requerida
• Requisitos de la prueba
• Nivel de automatización

Con estos detalles, el equipo y las herramientas se pueden seleccionar en función del paquete de baterías específico, en lugar de utilizar una configuración de línea genérica.