海目星：精準(zhǔn)狙擊行業(yè)痛點(diǎn)，提升中段裝配效率和質(zhì)量
在高確定性需求下，動(dòng)輒數(shù)十GWh的動(dòng)力、儲(chǔ)能電池項(xiàng)目頻頻落地，頭部電池企業(yè)在建、規(guī)劃產(chǎn)能已達(dá)數(shù)百GWh。動(dòng)力電池已進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)階段，電池企業(yè)對(duì)于產(chǎn)線的設(shè)備集成度、工序銜接水平、智能化產(chǎn)線能力，以及整體生產(chǎn)節(jié)拍、員工素養(yǎng)都提出了顛覆性的要求，極大考驗(yàn)著鋰電裝備企業(yè)的研發(fā)、創(chuàng)新和快速響應(yīng)能力。
與此同時(shí)，從多項(xiàng)目、多品種電池產(chǎn)線和多批次供應(yīng)商來料管理，以及電池廠商自身工藝差別來看，電池企業(yè)對(duì)中段裝配產(chǎn)線的個(gè)性化能力需求也愈發(fā)凸顯。
日前，“第七屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)(CBIS2022)”在中國(guó)上海舉辦。本屆峰會(huì)由宏工科技總冠名，中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)、電池中國(guó)網(wǎng)主辦，明冠鋰膜、東方證券聯(lián)合主辦，動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)、壹能(北京)網(wǎng)絡(luò)科技有限公司承辦，無錫先導(dǎo)智能、申能東方能源研究院聯(lián)合承辦。
海目星激光科技集團(tuán)股份有限公司高級(jí)研發(fā)總監(jiān)龍蓉在“新能源汽車核心技術(shù)迭代與升級(jí)”主題論壇上，發(fā)表了題為“鋰電池中段裝配線集成方案，精準(zhǔn)狙擊行業(yè)痛點(diǎn)”的主題演講。
圖為海目星激光科技集團(tuán)股份有限公司高級(jí)研發(fā)總監(jiān)龍蓉發(fā)表演講
據(jù)悉，鋰電裝配線主要用于裸電芯成型、相關(guān)配件(如轉(zhuǎn)接片、蓋板、MYLAR膜等)組接，通過不同連接工藝進(jìn)行組裝、以及電芯與殼體的焊接封口。傳統(tǒng)裝配線設(shè)備主要包括預(yù)熱爐、熱壓機(jī)、配對(duì)機(jī)、超聲波焊接機(jī)、轉(zhuǎn)接片焊接機(jī)、包膜機(jī)、入殼機(jī)、頂蓋焊接機(jī)、氦檢機(jī)等設(shè)備。
值得注意的是，目前每家電池廠商為了差異化競(jìng)爭(zhēng)，或結(jié)合自身研發(fā)優(yōu)勢(shì)，在電池制造工藝，尤其是中段工藝方面也會(huì)有諸多區(qū)別，以目前的方形電池為例，就包括卷繞/疊片工藝、疊片工藝(兩側(cè)出極耳)、刀片工藝(短刀)等多種。
在龍蓉看來，電池工藝多樣化、生產(chǎn)制程管控難度大、電池質(zhì)量難以提升、運(yùn)維成本高等是目前整個(gè)裝配線存在較為普遍的痛點(diǎn)。
針對(duì)電池工藝多樣化，龍蓉表示，最好的出路就是實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。“中段裝配線跟電池工藝關(guān)聯(lián)性比較強(qiáng)，每一家工藝，包括制程、生產(chǎn)迅速都可能會(huì)有所差別，相較于卷繞機(jī)、疊片機(jī)等前端設(shè)備，中段設(shè)備設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)周期都會(huì)長(zhǎng)一些，備品品鑒種類更多，設(shè)備成本更高，”龍蓉進(jìn)一步解釋道，在這種情況下，對(duì)成熟模塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化就是非常好的策略，通過模塊標(biāo)準(zhǔn)化或者基材標(biāo)準(zhǔn)化，可以縮短生產(chǎn)開發(fā)周期，降低產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用，提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)降低維護(hù)的人力和備品換件成本。
圖為海目星中段裝配線標(biāo)準(zhǔn)化圖譜
基于對(duì)鋰電中段產(chǎn)線的深度理解，以及在中段環(huán)節(jié)鋰電裝備的研發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，海目星結(jié)合現(xiàn)有電池制造痛點(diǎn)和產(chǎn)線、技術(shù)和工藝發(fā)展趨勢(shì)，依托相關(guān)技術(shù)，針對(duì)通用共性模塊和專機(jī)等提出了不同的標(biāo)準(zhǔn)化模塊及設(shè)備。
考慮到不同電池廠家生產(chǎn)的藍(lán)本電池可能會(huì)有多種，如何實(shí)現(xiàn)快速換型?龍蓉表示，快速換型主要與夾制具、抓手、電池接觸部分有關(guān)，海目星在設(shè)計(jì)時(shí)考慮將夾制具、抓手做到自動(dòng)調(diào)節(jié)，兼容不同的厚度和不同的寬度。
設(shè)備安全方面，海目星綜合考慮和實(shí)現(xiàn)了上料口安全物理隔離、維護(hù)口安全光柵防護(hù)、電池?cái)嚯姅鄽獗Ｗo(hù)、重點(diǎn)工位高清攝相頭監(jiān)控、激光工位自動(dòng)滅火裝置、帶電電池工站絕緣防護(hù)、電氣互鎖防呆和軟控?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)備份。
產(chǎn)線OEE提升方面，龍蓉指出，首先要對(duì)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)采集，可以通過在MES或軟控把需要采集的數(shù)據(jù)寫進(jìn)去，“寫進(jìn)去的數(shù)據(jù)是要具備分析價(jià)值的，不是為了采集數(shù)據(jù)而采集?！監(jiān)EE主要體現(xiàn)在四個(gè)部分：
第一個(gè)，輔料的備料時(shí)間，有些頻繁換料的工位，盡量考慮實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換料。
第二個(gè)，易損件，如何提高易損件的壽命，設(shè)計(jì)時(shí)盡量考慮減少易損件的設(shè)計(jì)。
第三個(gè)，各工序CT平衡，提高每個(gè)工站的連貫性。
第四個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容，提高低儲(chǔ)模塊的穩(wěn)定性。
中段裝配粉塵控制對(duì)提升電池安全性、質(zhì)量至關(guān)重要。龍蓉表示，要實(shí)現(xiàn)中段環(huán)節(jié)粉塵控制，首先要弄清楚粉塵產(chǎn)生的機(jī)理;其次針對(duì)性地作出優(yōu)化和改進(jìn)。
據(jù)龍蓉介紹，基于粉塵產(chǎn)生機(jī)理分析，主要是通過：減少金屬與金屬摩擦、選擇耐磨非金屬材質(zhì)、設(shè)備環(huán)境管控FFU、除塵方案流體仿真和粉塵源物理隔離等。
以仿真模擬分析為例，龍蓉指出，在裝配線環(huán)節(jié)，一般企業(yè)在做仿真時(shí)只關(guān)注超聲波焊接中的仿真模擬，往往會(huì)忽略超聲波焊接后的仿真模擬，“有些粉塵在焊接過程中會(huì)有一些死角除不干凈，焊接完后進(jìn)行仿真模擬，可以保證盡量減少粉塵的黏附?！?/p>
提高焊接質(zhì)量方面，龍蓉指出，入殼前對(duì)蓋板及鋁殼進(jìn)行擦拭清潔;前端夾具盡量少接觸頂蓋側(cè)邊、接觸位置進(jìn)行材質(zhì)優(yōu)選;增大外環(huán)光斑，使用100/600芯徑的環(huán)形光斑激光器，提升焊接穩(wěn)定性等都對(duì)提高焊接質(zhì)量有所助益。
降低廠房運(yùn)維成本方面，龍蓉給出的建議是，一是廠房能耗：精準(zhǔn)分析計(jì)算水電氣使用量，避免過設(shè)計(jì);合理設(shè)計(jì)，減少能量流失;善于使用能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，如小動(dòng)力增力等。
人員技能方面，龍蓉指出，受電池廠商擴(kuò)產(chǎn)影響，鋰電產(chǎn)線不斷增加，人員需求成倍增加，但是人員培訓(xùn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上產(chǎn)線增長(zhǎng)速度，這就要求在設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮如何人性化設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)單，降低人工要求;設(shè)計(jì)充分考慮維護(hù)性，降低調(diào)試難度;設(shè)備可視化，基準(zhǔn)化，縮短調(diào)試周期。
耗品備品方面，通過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，減少備品種類;設(shè)計(jì)考慮快插或快換式，甚至自動(dòng)更換;軟件數(shù)據(jù)化提示，縮短備料等待時(shí)間。
相關(guān)閱讀：
驗(yàn)證碼：
