格林晟鲁树立电池安全与自动化设备设计

未来硅碳负极对高能量比高续航路程的电池带来一个很大的胀大的问题，制成进程中就会有一些胀大的变形，充放电进程中就会呈现一些安全危险的问题。

本文为NE年代和同科芯能于10月16-17日联合主办的"2019中日韩下一代新能源轿车电池技能大会"讲演嘉宾的现场实录。

讲演人：深圳格林晟科技有限公司总经理鲁建立

讲演主题：电池安全与主动化设备规划

各位宾客，各位朋友咱们下午好。我叫鲁建立，来自于深圳市格林晟科技，这么多嘉宾里边我是仅有 一个做主动化设备的，也是想从这个设备的视点来讲一下关于电池安全跟主动化设备的一些规划的相关问题。

咱们首要来看一下整个动力电池现在的开展的一些情况，现在整个这个职业尤其是在2019年应该就有点像深秋的下午应该是比较箫瑟，或许未来还有隆冬。应该来说跟着国家一些石油的战略方针问题，还有国6的快速推行，还有环境各方面来讲，应该讲动力电池在未来即便补助撤销之后，后补助年代还有很大的开展时机，包含5G年代的数码电池，或许5-10年之后会是多种燃料并存的局势。

动力电池未来的趋势跟着群众BEV渠道的规划，还有本钱的压力越做越大，能量密度越来越高，带来更多或许安全性制作各方面的问题。咱们做的电池的品种以方壳比较多，现在为止出货比较大的仍是方壳电池，跟着355、390的软包，比能量提高对叠片的诉求，还有软包电池的需求未来在软包电池还有一些新的高能量电池有新的时机。电池职业不论功能、安全、本钱几个方面翻开仍是存在许多的问题，包含高能量密度技能，现在300Wh/kg，有的现已做到3.0，还有硅碳负极的运用。

未来硅碳负极对高能量比高续航路程的电池带来一个很大的胀大的问题，不可避免为电芯的安装制作，不要说在车上运用在制成进程中就会有一些胀大的变形，充放电进程中就会呈现一些安全危险的问题，比较来讲未来的叠片或许会愈加习惯这种趋势。可是叠片电池又会存在有一些其他的问题，更多的毛刺的或许性，还有粉尘的颗粒。

别的一方面讲安全的时分，一方面咱们对本钱的这种需求又是一个比较火急的东西。或许咱们了解便是说未来模组要不超越六毛钱，本钱不断下降，资料也要降价。设备一方面做更高的功率，一方面价格有20%乃至30%的下降带给咱们的压力仍是很大的，这个是其时做过比照，许多设备做一些国产化之后，或许在一些设备的折旧，设备收购的投入，还有一些人工包含一些保全维护方面应该在1Wh上面有必定程度的节省。现在国内厂家有锰酸锂电池制作费用应该到九分五，这是现在来说电池制作体系里边本钱最低的了。

别的一个咱们今日也讲到了许多关于电池进程中的安全事故，关于咱们设备来讲咱们做安装的人安全规划上面首要考虑人员的安全，其次是设备的安全，再一个即便呈现了问题之后咱们能把丢失降到最低。咱们是做安装的，就像从前许多项目配套供货商做机加工厂相同，每年手指碰一下，磕一下，客服职工在现场也会呈现一些小的安全事故，咱们对安全的认识也是比较强，尤其是设备的规划方面。

从电池的安全要素包含说今日许多讲的热失控，许多便是关于咱们设备来讲便是短路或许微短路，关于设备的视点或许更多的便是要处理这个极片的毛刺，尤其是叠片有四个边，软绕分条之后要多许多毛刺的或许，粉尘，金属的异物，包含电芯的对齐度，还有电解液自身的散布跟吸收，由于高能量比电池之后电解液的滋润会越来越困难。毛刺视点来讲比较会集的由于分切技能是现已老练的，关于现在现在来说，或许不论是卷绕和叠片在五金模切和激光模切，还有叠片这块。从五金模切不论模具的支撑安稳，精度确保等等还有钢具的除尘体系。

粉尘的管控咱们应该是国内第一个运用了机器人来做叠片级厂家，这种高速运动部件要尽或许的根绝粉尘，包含在吸盘、机械手、管道加工各方面要尽或许的根绝金属异物的发生来确保在裸电芯情况的时分不要有金属的异物进去。整机的FFU，部分小环境的规划，乃至咱们也在尝试做一些学习半导体面板里边的超声波的除尘。还有预定位，现在现在来说叠片工艺根本上撤销掉了机械定位，都用的CHD的预定位，刀下除尘，叠片机第一个运用了在线粉尘测试仪，监控切刀之后粉尘的流向跟未来怎样去考虑怎样样管控这个微负压，管控粉尘流的问题，包含皮带的自清洁。

正负极的错位，隔阂褶皱、极耳翘角、极片折伤都或许会带来安全问题，预定位用活络密度更高的CCD渠道，电芯叠片完结之后用专用的夹具，胶带也或许会有影响，后边或许会撤销这一种胶带，用点胶的方法，或许用隔阂热平压的方法。咱们在叠片台上做一些高精度的在线的监测，咱们在高速叠片进程中会发现由于要错开压板的方位，这种机器人的叠片不论在安稳，在四个角的方位CCD检测仍是会有危险，移动中或许会有颤动会形成这个方位在检测的不精确而形成叠片对齐度的差错也有或许会导致安全的危险问题。

关于高能量比的电池来说注液的滋润越来越困难，梯度真空作业，敲打的方法，软包运用振荡的方法，离心的摇摆方法辅佐愈加的滋润。乃至用超声棒的方法来检测电解液在电芯里边的散布情况，是不是有气泡，或许有一些其他的不太抱负的情况会发生这种安全的危险。

从安全跟本钱这两个视点相关下的设备开展趋势，咱们主要是做叠片这种设备，叠片这个环节，包含一切接触到极片的部分，一切接触到电芯的部分都特别留意，包含粉尘测试仪的运用。用高速机器人，尤其是高镍的三元电池对锌镍铜的禁用，对上方的运动部件对金属异物的下跌要适当注重，咱们要把钱用在刀刃上，一方面降本钱，一方面特意的管控这种情况。乃至这种门的铰链，咱们也是运用了工程塑料，避免门翻开的时分由于铰链导致的金属冲突，电池安全咱们在几年前恶作剧说过电池的安全问题最高的境地是你有时机可以把锂离子电池做到说在第几个循环爆破就在第几个循环爆破，这便是最高规范。国内许多圆柱厂家，做过试验便是拿自己的金属叠片放到里边实际上也不会爆破，便是你想让它炸的时分也不会炸。

安全本钱规划规范讲做到速度要快，占地面积要小，对环境的管控越来越严。0.4秒单工位速度叠片机，只要高速的叠片才会带来未来软包叠片更多的运用，0.4秒单工位有几秒现已做出来了。0.25秒的叠片还在开发傍边，未来倍速链的运送或许会运送，用磁悬浮的高速运动，对叠片的维护愈加重要。乃至隔阂的主动物流防护都会留意，最早隔阂现在许多陶瓷在运送进程中防护假如不留意有或许会有这种陶瓷碎片的凋谢，在最早做3C类的数码电池的时分从前出过这种情况。

这是咱们新开发的这种高速的双工位的切叠一体机，用了许多CCD的查看来做极片不良的辨认确保有缺点的极片不流于电芯里边去，这种方法确保不会有什么从前存在多片、少片、缺角、撕裂、翘角这种方法进去。这是咱们最新在研制的一个跟电电池厂商在考虑规划的，由于发生毛刺跟粉尘在叠片工序里边，电芯的拼装工序里边最多的便是模切叠片或许卷绕的环节，由于有许多堵截跟粉尘的或许，咱们考虑把这个模切跟叠片放在不同的车间中心，中心经过这种极片的存储车间，用分流的规划确保正负极不要有穿插感染，粉尘不会往电芯在叠片的工序环节上面进到叠片机方位，各自往正负极方位跑。叠片的电芯从上方去走，不走中心和底层，这样有一个比较好的维护作用，由于整个厂房的净化会有分流的结构。

数据化由于咱们做安装的时分不但要做到这点，咱们怎样去管控。所以咱们许多讲智能制作，咱们的了解便是说怎样样经过物流来构建这个智能制作，当然咱们有工厂一体化库房，原资料库房，工厂级物流，设备里边机器人的转移，电动滑台也是物流，还有数据流西门子做的这种，ERP-SAP，MES的体系，还有蔚至迪做的MES体系。松下他们开端特意说到很头疼的金属异物流。

这个是咱们做的许多一体化的库房，包含这种工厂办理上午有说到过一个切刀用4000次，谁不是4000次完毕了，咱们要用IP渠道的支撑，首检的时分查看一千次对应的毛刺是多少，两千次对应的毛刺是多少，这个刀原本应该是80万次修模，可是由于切的更薄的片应该在60万次就需求修模，这些都需求数据化，经过软件体系来记载监测做监控。乃至有些职工这个机器操作的时分或许仔细一点就会好一点，咱们要知道这台设备是操作的，由于在机器运行的时分就会把职工的工牌读进去，经过这些根本的MES办理体系，包含数据、报警修理的一些情况，实在的情况包含有些备品、备件是否合理适宜，寿数是不是可以，之前的工程经历的参数是不是精确的。热滚轧或许有一个弹性变量，假如经历值做欠好或许用热滚轧的方法还不如直接用冷轧就OK了。

设备级物流更多后边会用磁悬浮的方法，加减速愈加平稳，冲突的进程中金属异物跟粉尘会很少。别的一个你要做工序集成，要做许多的数据体系，包含要做小环节的操控，许多要做到宝马、奔跑、未来的S05规范要做到百级，占地面积必定要小，否则你的环境运营本钱高，未来有许多工序集成，模切跟叠片的集成，乃至有没有或许卷对卷的烘烤跟极耳成型，二次的碾压，切段，极片的运送。人工的下降，咱们做主动化设备的自身便是替代人工的只要削减人工对整个制成环节的干涉整个安全危险至少是比较可控的。

未来这种模仿仿真情况下3D的监控作用不只这样做了并且可以随时检查到到底是不是有问题，咱们这个东西看起来很巨大上。我从前在日本欧姆龙的工厂看到一个很简单的MES的事例，便是把一个合格证PLC还有几个螺丝放在一个盒子里边包装，有时分会漏掉一个合格证或许漏掉一个什么东西，用智能料价手伸进去的时分再拿出来就证明你拿过了，假如忘了伸进去拿东西终究完毕的时分就会报警，这是智能的防盗的料架，当然手伸进去成心不拿东西那它是没有办法的，由于它仍是凭借与人工的MES的管控。咱们这个时分里边许多运用消防体系，自己也做软件支撑红外的相机监控电芯的表面温度，到达这种对消防设备安全的监控。

以上仅仅我从设备的视点讲一下怎样从毛刺软件的监控视点讲一下电池的安全跟设备的相关，咱们做设备的仍是从安全安稳的视点兢兢业业做好，服务于各位专家的工艺道路，未来的一些新的工艺道路，谢谢咱们!

关于大众号转载：本文系NE年代原创著作，未经授权答应，不得转载。如未经授权转载或抄袭，NE年代将保存法令追查的权力。