銳研機(jī)電
專注于電阻焊及自動化設(shè)備
133-1623-2298 徐
133-1623-2698 蔡
020-29876631
新聞中心NEWS CENTER
熱門關(guān)鍵詞：點(diǎn)焊機(jī) 無痕點(diǎn)焊機(jī) 自動化專機(jī) 縫焊機(jī)
產(chǎn)品
文章
搜索
您所在的位置 :
動力鋰電池自動生產(chǎn)線概覽及一些問題
來源:銳研機(jī)電
|
作者:銳研機(jī)電
|
發(fā)布時(shí)間: 2018-06-19
|
6227 次瀏覽
|
分享到:
新能源注定是未來趨勢，近日，國家出臺了最新的新能源車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，大大提高了對于企業(yè)在生產(chǎn)新能源汽車?yán)m(xù)航里程的要求。也就是大大提高了眾多汽車企業(yè)對于電池的要求。如果電池廠家還停留在以前粗獷式的生產(chǎn)，將面臨被淘汰的危險(xiǎn)。想要緊跟時(shí)代進(jìn)行技術(shù)升級，那就不得不了解一下整個(gè)電池行業(yè)的信息，下面我們就來從鋰電池的原料、加工、組裝、等所有流程進(jìn)行一些探討和了解一些問題。
?
?
新能源注定是未來趨勢，近日，國家出臺了最新的新能源車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，大大提高了對于企業(yè)在生產(chǎn)新能源汽車?yán)m(xù)航里程的要求。也就是大大提高了眾多汽車企業(yè)對于電池的要求。如果電池廠家還停留在以前粗獷式的生產(chǎn)，將面臨被淘汰的危險(xiǎn)。想要緊跟時(shí)代進(jìn)行技術(shù)升級，那就不得不了解一下整個(gè)電池行業(yè)的信息，下面我們就來從鋰電池的原料、加工、組裝、等所有流程進(jìn)行一些探討和了解一些問題。
一，鋰電池生產(chǎn)過程中的一些問題
目前市場上采用較多的鋰電池主要為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，首先二者正極原材料差異就大，因而雖然整個(gè)生產(chǎn)工藝流程比較接近但各階段工藝參數(shù)還是有差異，而且不同應(yīng)用廠家有不同的材料的使用和配比，工藝的變化、相應(yīng)的設(shè)備選擇也就有差異。
另外，鋰電池從外形上分方形電池、圓柱電池和軟包電池；而從應(yīng)用的角度，又分?jǐn)?shù)碼電池、動力電池、儲能電池。其中動力電池和儲能電池是將眾多單個(gè)的電芯通過串、并聯(lián)的方式連接起來的電池組及電池包，并綜合了動力和熱管理等電池管理系統(tǒng)。相比于數(shù)碼電池，電芯的配組、組裝是動力電池系統(tǒng)生產(chǎn)、設(shè)計(jì)應(yīng)用的關(guān)鍵，是連接上游電芯生產(chǎn)和下游（如整車生產(chǎn)）應(yīng)用的核心環(huán)節(jié)。相比電池的前段相對標(biāo)準(zhǔn)化的電芯生產(chǎn)、組裝工藝，后段電芯的配組、組裝工藝，目前還缺乏成熟的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
本文將主要以方形電芯動力鋰電池為例，探討其后段的生產(chǎn)控制系統(tǒng)。
二，電池生產(chǎn)過程中主要工藝特征
鋰電池生產(chǎn)牽涉到一套很長、復(fù)雜的生產(chǎn)鏈，從整個(gè)生產(chǎn)鏈來看鋰電池生產(chǎn)是典型的流程式生產(chǎn)，即工藝過程基本上是連續(xù)進(jìn)行的，生產(chǎn)順序幾乎不變。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化成熟度及工序的相關(guān)度，電芯生產(chǎn)段即動力電池生產(chǎn)的前段已發(fā)展了十多年，基本上工藝、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化成熟度比較高，適用于離散式流程生產(chǎn)方式。而后段動力電池組裝段是近些年才發(fā)展起來的產(chǎn)業(yè)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還處于探索階段，相比則其自動化生產(chǎn)適用流水線式流程生產(chǎn)方式。整個(gè)流程一般分幾段，中間通過成品/半成品緩存庫連接。
動力電池自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)
消費(fèi)領(lǐng)域的數(shù)碼電池是鋰電池行業(yè)發(fā)展最早也最成熟的應(yīng)用產(chǎn)品，其生產(chǎn)工藝及設(shè)備基本標(biāo)準(zhǔn)化。主要由上游電芯生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，其“電芯”也是構(gòu)成動力電池生產(chǎn)最基本的原料。電芯生產(chǎn)段主要涉及的設(shè)備有：
1，極片制作段：攪拌機(jī)，涂布機(jī)，輥壓機(jī)，分條機(jī)，制片機(jī)。
2，電芯制作段：卷繞機(jī)，疊片機(jī)，入殼、注液、封口等預(yù)裝設(shè)備。
3，電芯組裝段：充電化成設(shè)備，分容測試柜，電芯測試儀，電芯封裝設(shè)備。
電芯生產(chǎn)段主要應(yīng)用到的控制技術(shù)包括：同步控制，糾偏技術(shù)，張力控制等；牽涉到的主要儀器及專用設(shè)備主要有電芯的電壓、內(nèi)阻測試儀器，分容測試柜，超聲波焊接,中低功率激光焊接機(jī)等等。這些不是本文需要探討的重點(diǎn)，電池生產(chǎn)的后段：動力電池組裝段才是本文探討的重點(diǎn)。
三，動力電池組裝工藝及產(chǎn)線配置
動力電池組裝自動化生產(chǎn)主要包括：電芯處理段，模組組裝段，模組框架焊接段，匯流排焊接段，PACK裝配段。
一般而言，不管是軟包電池、硬殼電池還是圓柱電池。模組的自動化組裝工藝流程都是從電芯上料開始的，這個(gè)來料可以是原供應(yīng)商提供的包裝，也可以是廠家經(jīng)過檢測后統(tǒng)一整理好的專用料框。上料可以是人工操作，也可以通過傳送帶自動上料，然后通過機(jī)器手臂抓取。上料的同時(shí)會進(jìn)行電芯的讀碼、電芯極性檢測、電芯分選、電芯厚度檢測、電芯電性能OCV等檢測，并將不良品剔除。來料通過初檢和分選之后，根據(jù)模組和工藝要求的不同會分別進(jìn)行諸如等離子清潔、涂膠貼膠、電芯堆疊、模組組裝、極耳裁切整形、模組框架焊接、模組打碼掃碼、模組檢測、匯流排焊接、BMS系統(tǒng)連接、模組最終檢測、模組下料等工序。
這一序列工序是完成從單個(gè)電芯配組成模組的組裝工藝過程，從模組配組成電池包過程也基本類似。也就是說所有的工序、處理動作都是圍繞單個(gè)電芯配組成模組再配組成電池包而進(jìn)行的，如：只有經(jīng)過一序列檢測、處理合格，滿足所謂“同一性”要求的電芯才能參與配組；電芯堆疊與模組框架組裝好，符合成組要求，滿足組裝精度才能進(jìn)行電芯串并聯(lián)的焊接作業(yè)；電芯組裝成模組后合不合格要通過測試才能確定等等。當(dāng)然不同電池生產(chǎn)廠家，同一廠家不同的規(guī)格型號有不同的生產(chǎn)流程，但大的流程方向上差不多。主要差別是電芯、模組、電池包有不同的尺寸、規(guī)格，也有不同分檔、配組原則，至于測試參數(shù)、電源管理、溫度監(jiān)控等等基本上是各公司的核心數(shù)據(jù)。
因此，由于電芯及側(cè)板、端板、絕緣片、連接片等投入物料差異；模組及電池包的結(jié)構(gòu)和組裝差異；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的缺位等因素，所以設(shè)計(jì)時(shí)要著重注意產(chǎn)線的兼容性、整線的節(jié)拍，也就是說目前生產(chǎn)線設(shè)計(jì)要定位于多規(guī)格小批量混線生產(chǎn)方式。這也從一個(gè)角度說明：產(chǎn)線的控制架構(gòu)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集和處理方式從技術(shù)層面看是設(shè)計(jì)自動化產(chǎn)線控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，圍繞MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）設(shè)計(jì)才是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的指導(dǎo)核心。
基于以上分析，盡量配置機(jī)器人參與電池組裝生產(chǎn)是明智選擇，配合輸送線、視覺定位、專用設(shè)備（如高功率激光焊接機(jī)）和專用檢測儀器等完成整個(gè)電池生產(chǎn)過程。
一，鋰電池生產(chǎn)過程中的一些問題
目前市場上采用較多的鋰電池主要為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，首先二者正極原材料差異就大，因而雖然整個(gè)生產(chǎn)工藝流程比較接近但各階段工藝參數(shù)還是有差異，而且不同應(yīng)用廠家有不同的材料的使用和配比，工藝的變化、相應(yīng)的設(shè)備選擇也就有差異。
另外，鋰電池從外形上分方形電池、圓柱電池和軟包電池；而從應(yīng)用的角度，又分?jǐn)?shù)碼電池、動力電池、儲能電池。其中動力電池和儲能電池是將眾多單個(gè)的電芯通過串、并聯(lián)的方式連接起來的電池組及電池包，并綜合了動力和熱管理等電池管理系統(tǒng)。相比于數(shù)碼電池，電芯的配組、組裝是動力電池系統(tǒng)生產(chǎn)、設(shè)計(jì)應(yīng)用的關(guān)鍵，是連接上游電芯生產(chǎn)和下游（如整車生產(chǎn)）應(yīng)用的核心環(huán)節(jié)。相比電池的前段相對標(biāo)準(zhǔn)化的電芯生產(chǎn)、組裝工藝，后段電芯的配組、組裝工藝，目前還缺乏成熟的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
本文將主要以方形電芯動力鋰電池為例，探討其后段的生產(chǎn)控制系統(tǒng)。
二，電池生產(chǎn)過程中主要工藝特征
鋰電池生產(chǎn)牽涉到一套很長、復(fù)雜的生產(chǎn)鏈，從整個(gè)生產(chǎn)鏈來看鋰電池生產(chǎn)是典型的流程式生產(chǎn)，即工藝過程基本上是連續(xù)進(jìn)行的，生產(chǎn)順序幾乎不變。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化成熟度及工序的相關(guān)度，電芯生產(chǎn)段即動力電池生產(chǎn)的前段已發(fā)展了十多年，基本上工藝、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化成熟度比較高，適用于離散式流程生產(chǎn)方式。而后段動力電池組裝段是近些年才發(fā)展起來的產(chǎn)業(yè)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還處于探索階段，相比則其自動化生產(chǎn)適用流水線式流程生產(chǎn)方式。整個(gè)流程一般分幾段，中間通過成品/半成品緩存庫連接。
動力電池自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)
消費(fèi)領(lǐng)域的數(shù)碼電池是鋰電池行業(yè)發(fā)展最早也最成熟的應(yīng)用產(chǎn)品，其生產(chǎn)工藝及設(shè)備基本標(biāo)準(zhǔn)化。主要由上游電芯生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，其“電芯”也是構(gòu)成動力電池生產(chǎn)最基本的原料。電芯生產(chǎn)段主要涉及的設(shè)備有：
1，極片制作段：攪拌機(jī)，涂布機(jī)，輥壓機(jī)，分條機(jī)，制片機(jī)。
2，電芯制作段：卷繞機(jī)，疊片機(jī)，入殼、注液、封口等預(yù)裝設(shè)備。
3，電芯組裝段：充電化成設(shè)備，分容測試柜，電芯測試儀，電芯封裝設(shè)備。
電芯生產(chǎn)段主要應(yīng)用到的控制技術(shù)包括：同步控制，糾偏技術(shù)，張力控制等；牽涉到的主要儀器及專用設(shè)備主要有電芯的電壓、內(nèi)阻測試儀器，分容測試柜，超聲波焊接,中低功率激光焊接機(jī)等等。這些不是本文需要探討的重點(diǎn)，電池生產(chǎn)的后段：動力電池組裝段才是本文探討的重點(diǎn)。
三，動力電池組裝工藝及產(chǎn)線配置
動力電池組裝自動化生產(chǎn)主要包括：電芯處理段，模組組裝段，模組框架焊接段，匯流排焊接段，PACK裝配段。
一般而言，不管是軟包電池、硬殼電池還是圓柱電池。模組的自動化組裝工藝流程都是從電芯上料開始的，這個(gè)來料可以是原供應(yīng)商提供的包裝，也可以是廠家經(jīng)過檢測后統(tǒng)一整理好的專用料框。上料可以是人工操作，也可以通過傳送帶自動上料，然后通過機(jī)器手臂抓取。上料的同時(shí)會進(jìn)行電芯的讀碼、電芯極性檢測、電芯分選、電芯厚度檢測、電芯電性能OCV等檢測，并將不良品剔除。來料通過初檢和分選之后，根據(jù)模組和工藝要求的不同會分別進(jìn)行諸如等離子清潔、涂膠貼膠、電芯堆疊、模組組裝、極耳裁切整形、模組框架焊接、模組打碼掃碼、模組檢測、匯流排焊接、BMS系統(tǒng)連接、模組最終檢測、模組下料等工序。
這一序列工序是完成從單個(gè)電芯配組成模組的組裝工藝過程，從模組配組成電池包過程也基本類似。也就是說所有的工序、處理動作都是圍繞單個(gè)電芯配組成模組再配組成電池包而進(jìn)行的，如：只有經(jīng)過一序列檢測、處理合格，滿足所謂“同一性”要求的電芯才能參與配組；電芯堆疊與模組框架組裝好，符合成組要求，滿足組裝精度才能進(jìn)行電芯串并聯(lián)的焊接作業(yè)；電芯組裝成模組后合不合格要通過測試才能確定等等。當(dāng)然不同電池生產(chǎn)廠家，同一廠家不同的規(guī)格型號有不同的生產(chǎn)流程，但大的流程方向上差不多。主要差別是電芯、模組、電池包有不同的尺寸、規(guī)格，也有不同分檔、配組原則，至于測試參數(shù)、電源管理、溫度監(jiān)控等等基本上是各公司的核心數(shù)據(jù)。
因此，由于電芯及側(cè)板、端板、絕緣片、連接片等投入物料差異；模組及電池包的結(jié)構(gòu)和組裝差異；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的缺位等因素，所以設(shè)計(jì)時(shí)要著重注意產(chǎn)線的兼容性、整線的節(jié)拍，也就是說目前生產(chǎn)線設(shè)計(jì)要定位于多規(guī)格小批量混線生產(chǎn)方式。這也從一個(gè)角度說明：產(chǎn)線的控制架構(gòu)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集和處理方式從技術(shù)層面看是設(shè)計(jì)自動化產(chǎn)線控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，圍繞MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）設(shè)計(jì)才是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的指導(dǎo)核心。
基于以上分析，盡量配置機(jī)器人參與電池組裝生產(chǎn)是明智選擇，配合輸送線、視覺定位、專用設(shè)備（如高功率激光焊接機(jī)）和專用檢測儀器等完成整個(gè)電池生產(chǎn)過程。
聯(lián)系我們
公司地點(diǎn)：廣州市從化區(qū)鰲頭鎮(zhèn)民樂新車西路305號(車頭小學(xué)旁)
技術(shù)咨詢:13316232298（徐生）
銷售熱線:13316232698（蔡生）
???郵箱：1653675676@qq.com
電話：020-29876631
傳真：020-37510030
版權(quán)所有：廣州銳研機(jī)電設(shè)備有限公司 粵ICP備16064639號-1