- 电池“质造”依赖设备 这23家设备企业做了哪些创新?
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文章来源:高工锂电网
锂电行业原本就是一个技术创新驱动的行业。尤其在动力电池性能亟待提升的当下,产业链各个环节都在花大精力推动产品技术创新,并取得了不错的成果。
高工锂电前些天报道了《围绕能量密度及安全这17家电池/PACK企业做了哪些创新》、《提高能量密度关键在材料这15家材料企业做了哪些创新》,从中可以看到这些锂电企业辛苦努力的成果,其中不乏一些赶超国际顶尖水平的创新产品技术,值得业界恭贺。
事实上,除电池、PACK及材料环节以外,电池制造质量还主要依赖自动化设备的稳定性和可靠性。未来动力电池行业的大规模智能制造也离不开自动化设备的有力支撑。设备技术水平的提升对于电池制造的重要性不言而喻。
本文将主要梳理23家锂电设备企业的创新产品技术,看这些创新产品如何提升电池制造稳定性、可靠性、安全性、生产效率及自动化水平,又如何帮助电池企业节省能耗、降低成本,给设备同行以借鉴,同时供电池企业参考。
1、先导智能
先导智能18650/21700圆柱形锂电池卷绕机解决了设备的效率瓶颈,高效率有望达到40ppm,远超日韩设备28PPM的水平;大量采用伺服技术,使得产品生产规格切换更加便捷;采用更先进的纠偏技术,使电芯的卷绕对齐度稳定在0.2mm以下,比国内0.5mm、国外0.3mm的标准更高。
具体而言,产品具有以下五大优势:1)兼容性更优:可以兼容隔膜外包和负极外包的18650、21700、26650等电芯,而国内的卷绕设备生产的是常规的18650电池;2)产能更高:高效率有望达到40ppm;3)卷绕精度更高:电芯的卷绕对齐度稳定在0.2mm以下;4)稳定性更高:稼动率能达到98以上,而同行设备只有95;5)安全性更高:对粉尘控制更加严格,既考虑原材料切断,掉落粉尘控制和检测,同时对机构本身产生的粉尘也有控制。
2、镭煜科技
镭煜科技与国内一线主流动力电池企业合作开发的全自动ROLLTOROLL干燥系统的特别之处在于:颠覆后段电芯装配干燥工艺,以辊压之后、分切之前的前段干燥设备对电芯材料、极片等干燥进行取代。
相比传统后段干燥工艺及产线,上述设备干燥一致性达99.99,干燥速度可达120m/min,幅宽85厘米,相同产能情况下能耗降低于8倍以上。使用全自动ROLLTOROLL极片干燥设备后,干燥设备采购费用至少降低50,干燥房以及其建造成本可分别降低50。
3、大族激光
大族激光动力电芯盖板顶焊高速焊接系统。这款设备的动力电池高速封口焊接工作台,工作效率高,结构简洁,维护方便,能更好地利用空间和资源生产出高品质产品。
以2614897方形电芯为例,焊接工作台效率是传统激光设备的1.5倍;以4000W激光器焊接为例,效率可达20PPM/Min,焊接速度达到200mm/s,设备产品良率99.5,极大提高客户生产效率,降低单位劳动生产成本。
不同于激光焊接头装载于XY轴二维平台布局方式,动力电芯盖板顶焊高速焊接系统还采用的龙门式工作方式,Y向直线电机与X向直线电机分开。
大族激光称,这种设计可实现以下几大效果:一是既减轻X向直线电机所承载负荷,保证激光焊接头在焊接时能更高速跑动,又能更大限度保持焊接头持续工作;二是设备运行时,保证Y向直线电机与X向直线电机用差补方式实现动力电池圆弧角的焊接完好;三是合理布局位置,保证四轴机械手能够单手系工作,夹电池组件和电池夹具极大减轻重量,保证功能顺畅同时提高了搬运与传送速度。
4、海目星
目前海目星全自动顶盖焊接机已在行业内多家知名电池生产企业应用,由于具备高稳定性、换型低成本和生产高效性,获得客户一致认可。
海目星激光称,全自动顶盖焊接机中的激光工位采用固定式治具,治具随动设计,焊接基准固定并统一,具备精度高、稳定性好、焊接质量一致性好等优点。此外,整款整机设备采用模块化设计,零部件少,换型时间缩短,大大降低成本。
5、光大激光
公司激光制片机机型特点有:1)专用于锂离子电池极片的极耳成型;2)适应性强:可适应不同形状极耳切割,使用方便快捷,成本低廉;3)切割速度快:切割速度60m/min;4)毛刺小:切割毛刺7um;5)切割热影响区很小;6)激光器使用寿命可达10万小时,稳定性好,设备性价比高;7)设备后期维护成本极低,基本属于免维护;
8)采用气涨轴装夹,以便实现快速换料;9)具有变转速、变张力控制功能;10)自动换卷、放卷主动纠偏,具有跑偏报警功能;11)收卷前具有检测是否跑偏,并主动纠偏以保证收卷精度;12)切割后废料通过废料口落入废料箱;13)可选配CCD极片缺陷检测及标识、极片激光切孔标识及单放双收功能。
6、新龙浩
新龙浩研发的动力电池全自动真空氦检漏设备及全无油干式氦气回收系统,改善了原有氦检完成后可能存在的产品鼓胀现象,大大提高产品的一致性,同时兼容性比较强,对后段工序上下料及流转带来便利性。
同时,该设备还可大大降低电池企业的氦气使用成本,每条线每年可节约近20万左右。此外该设备还配备标准漏孔,大大方便了生产使用过程中对设备精度的校准,保证了设备的高精度和高稳定性,保证产品的检测的可控性。
7、时代高科
时代高科自主研发的全自动隧道式真空干燥系统是一套多工序连续式的自动化真空干燥设备,推翻传统干燥工艺,遵循工业4.0规范,全自动化、智能化控制,实现各工序腔体的无缝对接。在设备的长时间稳定运行中,可以保持1Pa-100Pa的高真空、2个PPM的低湿度露点值、0.1度的温度控制精度、2.5度的高温度均匀度。
该系统采用隧道式全真空密闭结构,将传统的真空干燥各分散工序整合为一体流水线操作,彻底解决干燥过程中质量不稳定的隐患,大幅提高真空干燥效率和缩短干燥时间。
同时,全自动真空干燥系统还采用多模块分区域加热及多点温控设计结构,解决真空干燥炉内温度均匀性问题,大幅提高电池批量生产质量的一致性;采用全自动封闭门技术,保证不同工序舱内的工作环境;采用全自动上料工艺设计。
8、上海君屹
上海君屹激光焊接设备。该设备采用激光焊接,实现对焊缝的完全密封。具体来看,该设备包含的电池焊接工位有产品转运、产品定位、柱视觉定位系统、激光焊接系统等。
1)产品定位夹具,使用电缸+压力开关+位移传感器,实现对电池包定位时的压紧力、长度监控,保证电池包长度精度达0.2mm,并具备吹保护气机构及吸灰机构;2)夹具配有首件夹具,实现焊接参数的验证;3)采用4-6KW高功率激光器+振镜,用振镜实现螺旋轨迹的焊接,设备本体不进行移动,避免颤抖,焊接功率稳定保持50W浮动,保证焊接熔深熔宽,保证焊缝均匀,焊接速度快效率高,焊接速度80-100mm/s;
4)焊后质量检测系统:通过激光轮廓扫描和智能相机,对焊缝长宽高,颜色等进行检测,精度0.1mm;5)设备整体配有除尘设备,稳压器冷水设备,除湿设备,监控设备,保证工作站稳定运行,并实施监控,对污染物进行收集。
9、浩能科技
高速精密双面挤压涂布机是浩能科技在涂布设备领域的又一力作。具备三大特点:1)设备效率大幅度提高,目前涂布速度可达80m/min,一台高速精密双面挤压涂布机的效率是之前同款单层挤压涂布设备的10倍以上;
2)通过采用一系列的产品质量闭环控制技术,大大提高了产品的精度一致性,提高了设备的良品率;3)设备自动化程度提高,采用了不停机自动换卷技术、自动供料系统、风速自动监控等一系列的自动控制技术,使涂布机真正成为一款智能化设备,减少人工干预。
10、超音速
超音速自主研发的锂电池电芯材料全自动在线高速表面缺陷视觉检测机,打破了国内对进口产品的依赖。设备精度可达到正负0.3mm以内,检测速度快,可达80米/分钟以上,可分辨出直径大于0.2mm的金属漏箔,各项指标均达到了国内的水平,缩短了与国际同行业的差距。
11、大成精密
大成精密推出创新设备锂电池涂布厚度面密度测量一体机。该产品将大成精密自主研发的亚微米级高精度厚度测量技术、XRay/Ray高精度面密度测量技术两大核心技术融为一体。并针对锂电池涂布工艺特征,首创出微斑面密度测量技术,打破了涂布边缘、削薄无法在线测量的现状,使得涂布面密度测量再无死角。
该款产品通过实时在线无死角的测量出极片涂布面密度,辅助生产设备进行工艺参数在线调整,可以大大提升极片产品质量,为提高电池一致性建立基础。同时通过及时测量,避免了批量报废。在锂电原材料成本剧增的今天,使用锂电池涂布厚度面密度测量一体机可以显著降低锂电池生产厂家的不良报废成本。
12、杭可科技
杭可科技软包锂离子电池热冷压化成设备包括机架、可变条件充放电电源、热压化成夹具、冷压夹具、上下料机构和电池抓手,可变条件充放电电源、热压化成夹具、冷压夹具、上下料机构和电池抓手。
以上部件均受控于同一控制机构。其中上下料机构位于机架的两端;冷压夹具位于热压化成夹具之间;可变条件充放电电源与热压化成夹具相连;热压化成夹具和冷夹具均包括铝层压板,并与电池接触;电池抓手能一次性抓取电池,并在上下料机构、热压化成加成夹具和冷压夹具之间流转。该设备将电池的化成、热压、冷压三个工序集中在同一设备中,进一步简化工序,其电池平整性、电池寿命、工艺老化时间也都大幅度提升。
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