数控车床内外圆刀补正负(锂电池制程10大技术趋势)

Posted 2023-05-27

篇首语：所谓得体，就是有些话不必说尽，有些事不必做尽。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数控车床内外圆刀补正负(锂电池制程10大技术趋势)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

数控车床内外圆刀补正负(锂电池制程10大技术趋势)

一、全球新能源政策

二、全球锂电池市场规模

三、中日韩以外的建设锂电池产能的挑战与瓶颈

中日韩外，全球其他区域锂电池发展迟缓

主要面临缺乏技术基础、产业链支撑、核心人才及建设经验四大挑战

挑战1：缺乏技术基础

例1：欧洲在电芯主要构件，如正负极材料、电解液和隔膜的技术储备上落后亚洲多年。

例2：印度、东南亚等国缺乏本土大型领军企业及相关技术积淀。

挑战2：缺乏产业链支撑

例1：美国电池正负极材料、电解液、电池隔膜等原材料均依赖海外加工进口例2：欧洲矿产资源缺乏，电解液、隔膜供应由亚洲生产商主导。

挑战3：缺乏核心人才

例1：北美制造业熟练工程师缺乏，需引入技术人才，成本较高。

例2：欧洲整体劳动力不足，需要从亚洲引入人才，但劳工签证申请流程较为复杂。

挑战4：缺乏建设经验

例1：美国制造业空心化使生产成本高昂，A123曾试图将产线回迁但亏损严重，最终被中企收购告终。

例2：欧洲在集成、调校、标定、成本控制等方面缺乏系统方法论支撑。

四、极片段制程痛点难点

搅拌的痛点：

1、搅拌不均匀；

2、颗粒、杂质、粉尘、成分在线数据缺乏；

3、搅拌过程中有杂质混入。

引发问题：

1、搅拌不均匀→电池内部材料分布偏差→降低电池容量、增大电池内阻，减少电池的循环寿命→引发安全问题；

2、颗粒、杂质、粉尘、成分在线数据缺乏，无法优化质量；

3、搅拌中杂质混入→杂质刺穿隔膜→电池内短路，自放电异常，降低电池寿命→安全问题。

涂布的痛点：

1、能耗高；

2、来料浆料的粘度、固含量、杂质在线数据缺乏；

3、输出质量的全额表征在线反馈控制难以把握。

引发问题：

1、涂布机目前单位能耗2.3~3KWh/Wh；

2、来料浆料的粘度、固含量、杂质无法在线获取，涂布不均匀，影响涂布质量；

3、输出质量的全额表征：干燥度、极片空隙率、涂布尺度在线反馈控制难以把握，次品率高。

辊压分条的痛点：

1、膜区和箔区延展不一致；

2、厚度一致性难以把控。

引发问题：

1、膜区和箔区延展不一致，产生弧高/波浪边，导致断带；

2、厚度一致性差，当电流密度不同时，极易引起枝晶锂的析出，对电芯性能不利。电池极化严重，影响电芯容量。

五、装配段制程痛点难点

真空干燥的痛点：

1、水含量过高；

2、湿度高效控制与电池性能的定量对应管理。

引发问题：

1、水分含量过高会导致产品报废、品质下降，甚至产品爆炸；

2、空气湿度过高，锂电池会吸收空气中的水分，其内部湿度也会相应增加。充电后，水分会分解，电池内部压力高。同时，在电解液注入过程中，容易造成鼓壳，影响厚度和SEI膜，不完全形成等等。

制芯的痛点：

1、出现粉尘和毛刺；

2、精度、毛刺、缺陷的在线检测。

引发问题：

1、切片产生毛刺和粉尘→电池短路→电池安全隐患；

2、对于电芯有关精度、毛刺、缺陷检测不到位，影响芯片的质量。

装配的痛点：

1、搬运过多造成机损；

2、电芯中转损坏；

3、组装工艺参数的在线控制、制造模型优化。

引发问题：

1、装配设备在搬运过多之后容易造成机损；

2、装配完成的锂电池需在装配机构内部进行取拿→损坏装配机构并且容易损坏电芯，成本较高；

3、组装工艺参数的在线控制、制造模型优化如果管理不当，会影响组装的效率和质量。

六、分容化成段制程痛点难点

化成的痛点：

1、能耗把控；

2、测试有效性。

引发问题：

1、电极的烘干过程和电池生产过程中干燥间的干燥机组运行成本使得能耗较高；

2、电芯种类繁多、型号差别大，对于化成分容测试设备的有效性和兼容性有更高的要求，如果有效性不高，将会使得化成环节费时费力。

分容的痛点：

1、散热效果一般，功耗大；

2、电容量测量不准确。

引发问题：

1、对电芯进行充放电→充放电板产生大量的热损耗，温度过高→损坏电子元件→利用空调和大量风机对充放电板吹风，空调和风机距离充放电板距离较远→散热效果一般且空调和风机的功耗大；

2、对锂电池电容量进行检测，锂电池因自身的电流或电压不同而热量不同→锂电池所处的环境温度高低不均且不恒定→电容量测量不准确。

立体仓库的痛点：

1、周转时间长，效率低；

2、搬运过多造成机损。

引发问题：

1、现有立体仓库出库时，需将同层的托盘都进行周转流出，长度较大→同层托盘周转的时间非常长，工作效率较低→物流不通畅，出入库效率低下；

2、搬运过程复杂且频繁，搬运过多容易造成机损，装配过程中容易频繁宕机，故障率较高。

七、模组/PACK段制程痛点难点

模组装配的痛点：

1、单体电芯，软件逻辑处理复杂，涂胶；

2、激光焊接，侧缝焊，BUSBAR焊难度大，测试难。

引发问题：

1、单体电芯的软件逻辑处理复杂，会耗费大量的时间和成本；电芯太凹会出现压胶面积不足，导致电芯固定失效，长期车辆行驶模组开裂，带来行驶安全风险；电芯太凸出现溢胶，导致设备沾污和消耗人力清胶，残胶诱发蓝膜破损，引起绝缘失效风；

2、激光焊接，侧缝焊，BUSBAR焊难度大。特别是模组busbar焊接，在焊接后需要检测焊缝是否存在爆孔、焊渣余高以及测量焊缝的长度、宽度是否达到规格，否则会严重影响焊缝质量。

PACK的痛点：

1、自动化率低，50%不到；

2、换型比较频繁，车型迭代快，电池技术不确定；

3、技术/产品标准化缺乏。

引发问题：

1、自动化率低，产品单一，产能低，人工产品切换，交付周期长，产线智能化低，产品质量不稳定；

2、电池技术迭代频繁，需要频繁换型，技术也难以确定，导致PACK成本增加；

3、下游的锂电池制造工艺尚未统一，市场上锂电池规格型号多种多样，导致设备行业难以实现标准化。

八、锂电池生产关键点

九、锂电池生产仿真技术

全面多层次锂电池仿真解决方案—生产工艺

搅拌：

解决的问题:

1、搅拌槽模型的建立；

2、对搅拌罐内的流场分布情况进行固液两相混合三维模拟；

3、分析流场的速度，固相体积浓度等分布情况；

4、对锂电池负极浆料进行搅拌混合实验，并考察不同工艺参数对混合浆料的粘度、固含量以及极片表面形貌的影响。

应用的场景:

涂布：

解决的问题:

1、建立涂布机基材部件及装配几何模型；

2、建立涂布浆料材料属性；

3、创建分析部，及输出结果设定；

4、创建接触特性及参考约束；

5、划分网格；

6、创建载荷及边界条件；

7、创建分析任务、提交、及后处理。

应用的场景:

辊压：

解决的问题:

1、构建微观至介观尺度下的轧辊、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型；

2、根据预设的辊压参数，基于辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型，进行电池极片辊压的分子动力学模拟仿真，得到电池极片辊压仿真结果。

应用的场景:

干燥：

解决的问题:

1、基于工业机器人的运动仿真技术进行锂电池全自动干燥；

2、对锂电池电芯干燥之前，由六轴机器人结合柔性模组进行智能化上料；

3、干燥过程由闭环控温系统进行智能监测及控制；

4、干燥完成后由六轴机器人结合柔性模组进行智能化下料，干燥工序实现全程无人化。

应用的场景:

注液：

解决的问题:

1、建立注液系统相关参数；

2、构建注液激活系统模型；

3、提取流体域，采用ICEM对模型进行网格划分；

4、注液激活系统模拟。

应用的场景:

锂电设备一体化

现状：

涂布-辊压-分条一体机

面密度单面<±1.2%，双面 <±1.0% ， CPK>1.67；100%解决极片边缘裂纹现象，实现24小时不停机。实现减少收缩放卷机构、减少对AGV投入，用人减少后人工成本降低70%，空间能耗减低75%，还可以减少重复收放卷原材料的损耗，最高可减少50%以上。

辊压-分条一体机

宽幅：950-1400mm，辊压压力Max.500T, 辊缝间隙0-1.5mm，分条宽度Min.80mm, 分条宽度精度±0.1mm，辊压分条速度Max.120m/min, 分条方式：一切多，圆刀分切。

激光切-卷绕/叠片一体机

产能≥100m/min，精度也比传统的模切大大提高。1台激光切卷绕一体机=2台模切机+1台传统卷绕机，节省空间和人力成本，还节省了模切到卷绕间的搬运过程，生产安全性提高。

未来：

1、未来通过简化生产工艺，可以大大缩短锂电的制造周期，降低成本。

2、搅拌-涂布-辊压-分条一体机（极片一体机）、辊压分切-激光分条-卷绕/叠片一体机、装配一体机将成为未来的趋势与可能。

激光技术在各工段广泛应用

视觉技术在各工段广泛应用