佛山天勁吳衛(wèi)華：軟包電池制造效率仍較低 智能制造很關(guān)鍵
日前，“第二屆新能源汽車及動力電池（CIBF2021深圳）國際交流會”在深圳舉行，在由多氟多冠名的“智能制造助推軟包電池提質(zhì)降本”專場論壇上，佛山市天勁新能源科技有限公司副總經(jīng)理吳衛(wèi)華發(fā)表了主題為“軟包動力電池智能制造探討”的演講。
經(jīng)過十多年的發(fā)展，鋰電設(shè)備自動化智能生產(chǎn)技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新，促使了新能源動力電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。吳衛(wèi)華認(rèn)為，從提升動力電池生產(chǎn)效率、一致性和降本來看，鋰電設(shè)備和生產(chǎn)制造還需要更科學(xué)更智能化的管理。
吳衛(wèi)華從設(shè)備效率、智能化、保質(zhì)降本等幾個維度分析了動力電池生產(chǎn)制造的行業(yè)痛點(diǎn)。例如，設(shè)備效率方面，目前圓柱電池生產(chǎn)效率每分鐘可達(dá)到300ppm、方形每分鐘30ppm，而目前軟包每分鐘僅有12ppm，不管是效率還是設(shè)備穩(wěn)定性，軟包電池生產(chǎn)制造都有一定差距。吳衛(wèi)華表示，近幾年軟包動力電池關(guān)注度和需求量每年都在快速增加，行業(yè)需要快速擴(kuò)充產(chǎn)能來滿足市場需求，“特別是軟包設(shè)備效率提升，應(yīng)加快研發(fā)和設(shè)計高效率、高穩(wěn)定性軟包動力電池生產(chǎn)設(shè)備滿足快速增長的市場需求。”
從智能化角度來看，近些年鋰電設(shè)備經(jīng)歷了從手工到自動化、信息化再到智能化迭代升級的過程，包括設(shè)備的運(yùn)行控制系統(tǒng)、EMS系統(tǒng)、智能物流及倉儲系統(tǒng)組合等不斷構(gòu)建鋰電生產(chǎn)制造的智能化水平。吳衛(wèi)華表示，當(dāng)前鋰電制造過程中部分單機(jī)設(shè)備還缺少實(shí)時在線對產(chǎn)品效果全檢及閉環(huán)控制功能，未來，所有在線全檢的結(jié)果實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性的數(shù)字化、可視化將是趨勢。
從配料勻漿環(huán)節(jié)提升智能制造來看，吳衛(wèi)華認(rèn)為，在線實(shí)時檢測監(jiān)控系統(tǒng)將是趨勢，實(shí)現(xiàn)每個過程以結(jié)果為導(dǎo)向進(jìn)行智能監(jiān)控，每個步驟運(yùn)作在合格情況下才能進(jìn)行下一步動作，出來的成品漿料質(zhì)量當(dāng)然更有保障，同時降低過剩無效時間。智能化結(jié)合自動化控制，數(shù)據(jù)信息反饋與自動調(diào)節(jié)顯得相當(dāng)重要，過程當(dāng)中的數(shù)據(jù)收集非常有利于分析及改進(jìn)價值。
實(shí)現(xiàn)涂布濕膜密度檢測與閉環(huán)控制將是涂布環(huán)節(jié)智能制造方向。吳衛(wèi)華表示，涂布是電池制造最要緊工序，如何保證涂布密度可靠性與一致性是業(yè)界一直關(guān)注與努力攻克的。濕膜密度實(shí)時檢測與涂布擠壓模頭閉環(huán)控制系統(tǒng)，在漿料投入進(jìn)來、擠壓壓力、涂布密度、涂布尺寸都進(jìn)行數(shù)字化、可視化控制，每一個檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)都與控制系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制，那么就可以直觀看到涂布的密度，并根據(jù)密度范圍，自動調(diào)節(jié)模頭或者壓力，整個過程不再需要停機(jī)，根據(jù)涂布出來的濕膜實(shí)時檢測、數(shù)據(jù)收集與反饋，模頭及壓力控制系統(tǒng)依據(jù)反饋數(shù)據(jù)實(shí)時調(diào)節(jié)，可避免浪費(fèi)，提升質(zhì)量和效率。
對于軟包電池來說，封裝檢測同樣非常關(guān)鍵，如何保證焊接可靠性，封裝可靠性是提升軟包電池一致性和效率的重要關(guān)注點(diǎn)。焊接可靠性影響著整個電芯的質(zhì)量，封裝氣密性檢測更是行業(yè)難題。吳衛(wèi)華建議，通過焊接過程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)收集、比對、研判，給出最后焊接結(jié)果，而且數(shù)據(jù)與電芯編碼對應(yīng)，通過大量數(shù)據(jù)研判和自學(xué)習(xí)，可整體提升該環(huán)節(jié)的品質(zhì)。
在封裝封印質(zhì)量可靠性檢測環(huán)節(jié)，吳衛(wèi)華指出，傳統(tǒng)利用撕溶膠進(jìn)行結(jié)果判定，帶來的是時間與人力大量浪費(fèi)，需要實(shí)時在線封印測厚系統(tǒng)的智能化設(shè)計和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)封裝可靠性檢測及實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。
談到軟包電池后段工序環(huán)節(jié)的智能化，吳衛(wèi)華認(rèn)為，烘烤水含量實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)也同等重要。“傳統(tǒng)還是以固定真空烘烤時間進(jìn)行干燥電芯（或極片），烘烤時間長短需要做大量數(shù)據(jù)驗(yàn)證，針對不同厚度電芯、不同真空度條件和不同材料體系等，會使用不同的烘烤時間，而且烘烤后還要對產(chǎn)品進(jìn)行水含量測試。時間長短評估難度大，造成極大浪費(fèi)。”吳衛(wèi)華表示，烘烤同樣以結(jié)果為導(dǎo)向，電芯在真空下烘烤，同時實(shí)時對電芯做同步的水含量測試，建立水含量在線實(shí)時檢測系統(tǒng)，可避免固定時間烘烤的時間浪費(fèi)、出爐后的水含量測試時間浪費(fèi)以及過程中人力浪費(fèi)，最重要的是杜絕了不合格電芯出爐的風(fēng)險。
吳衛(wèi)華表示，智能化是制造行業(yè)的發(fā)展方向。在制造過程的各個環(huán)節(jié)幾乎都廣泛應(yīng)用人工智能技術(shù)。專家系統(tǒng)技術(shù)可以用于工程設(shè)計、工藝過程設(shè)計、生產(chǎn)調(diào)度、故障診斷等。可以將先進(jìn)的計算機(jī)智能方法應(yīng)用于產(chǎn)品的過程加工、生產(chǎn)調(diào)度、數(shù)據(jù)信息收集反饋等，實(shí)現(xiàn)制造過程的全方位智能化。
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