海目星精准狙击行业痛点,提升中段装配效率

　　在高确定性需求下，动辄数十GWh的动力、储能电池项目频频落地，头部电池企业在建、规划产能已达数百GWh。动力电池已进入大规模生产阶段，电池企业对于产线的设备集成度、工序衔接水平、智能化产线能力，以及整体生产节拍、员工素养都提出了颠覆性的要求，极大考验着锂电装备企业的研发、创新和快速响应能力。

　　与此同时，从多项目、多品种电池产线和多批次供应商来料管理，以及电池厂商自身工艺差别来看，电池企业对中段装配产线的个性化能力需求也愈发凸显。

　　日前，“第七届动力电池应用国际峰会(CBIS)”在中国上海举办。本届峰会由宏工科技总冠名，中国化学与物理电源行业协会、电池中国网主办，明冠锂膜、东方证券联合主办，动力电池应用分会、壹能(北京)网络科技有限公司承办，无锡先导智能、申能东方能源研究院联合承办。

　　海目星激光科技集团股份有限公司高级研发总监龙蓉在“新能源汽车核心技术迭代与升级”主题论坛上，发表了题为“锂电池中段装配线集成方案，精准狙击行业痛点”的主题演讲。

图为海目星激光科技集团股份有限公司高级研发总监龙蓉发表演讲

　　据悉，锂电装配线主要用于裸电芯成型、相关配件(如转接片、盖板、MYLAR膜等)组接，通过不同连接工艺进行组装、以及电芯与壳体的焊接封口。传统装配线设备主要包括预热炉、热压机、配对机、超声波焊接机、转接片焊接机、包膜机、入壳机、顶盖焊接机、氦检机等设备。

　　值得注意的是，目前每家电池厂商为了差异化竞争，或结合自身研发优势，在电池制造工艺，尤其是中段工艺方面也会有诸多区别，以目前的方形电池为例，就包括卷绕/叠片工艺、叠片工艺(两侧出极耳)、刀片工艺(短刀)等多种。

　　在龙蓉看来，电池工艺多样化、生产制程管控难度大、电池质量难以提升、运维成本高等是目前整个装配线存在较为普遍的痛点。

　　针对电池工艺多样化，龙蓉表示，最好的出路就是实现标准化。“中段装配线跟电池工艺关联性比较强，每一家工艺，包括制程、生产迅速都可能会有所差别，相较于卷绕机、叠片机等前端设备，中段设备设计、采购、生产周期都会长一些，备品品鉴种类更多，设备成本更高，”龙蓉进一步解释道，在这种情况下，对成熟模块进行标准化就是非常好的策略，通过模块标准化或者基材标准化，可以缩短生产开发周期，降低产品开发费用，提高产品质量，同时降低维护的人力和备品换件成本。

图为海目星中段装配线标准化图谱

　　基于对锂电中段产线的深度理解，以及在中段环节锂电装备的研发和应用经验，海目星结合现有电池制造痛点和产线、技术和工艺发展趋势，依托相关技术，针对通用共性模块和专机等提出了不同的标准化模块及设备。

　　考虑到不同电池厂家生产的蓝本电池可能会有多种，如何实现快速换型?龙蓉表示，快速换型主要与夹制具、抓手、电池接触部分有关，海目星在设计时考虑将夹制具、抓手做到自动调节，兼容不同的厚度和不同的宽度。

　　设备安全方面，海目星综合考虑和实现了上料口安全物理隔离、维护口安全光栅防护、电池断电断气保护、重点工位高清摄相头监控、激光工位自动灭火装置、带电电池工站绝缘防护、电气互锁防呆和软控数据自动备份。

　　产线OEE提升方面，龙蓉指出，首先要对生产的数据精准采集，可以通过在MES或软控把需要采集的数据写进去，“写进去的数据是要具备分析价值的，不是为了采集数据而采集。”OEE主要体现在四个部分：

　　第一个，辅料的备料时间，有些频繁换料的工位，尽量考虑实现自动换料。

　　第二个，易损件，如何提高易损件的寿命，设计时尽量考虑减少易损件的设计。

　　第三个，各工序CT平衡，提高每个工站的连贯性。

　　第四个，标准化内容，提高低储模块的稳定性。

　　中段装配粉尘控制对提升电池安全性、质量至关重要。龙蓉表示，要实现中段环节粉尘控制，首先要弄清楚粉尘产生的机理;其次针对性地作出优化和改进。

　　据龙蓉介绍，基于粉尘产生机理分析，主要是通过：减少金属与金属摩擦、选择耐磨非金属材质、设备环境管控FFU、除尘方案流体仿真和粉尘源物理隔离等。

　　以仿真模拟分析为例，龙蓉指出，在装配线环节，一般企业在做仿真时只 　　提高焊接质量方面，龙蓉指出，入壳前对盖板及铝壳进行擦拭清洁;前端夹具尽量少接触顶盖侧边、接触位置进行材质优选;增大外环光斑，使用/芯径的环形光斑激光器，提升焊接稳定性等都对提高焊接质量有所助益。

　　降低厂房运维成本方面，龙蓉给出的建议是，一是厂房能耗：精准分析计算水电气使用量，避免过设计;合理设计，减少能量流失;善于使用能量转换结构，如小动力增力等。

　　人员技能方面，龙蓉指出，受电池厂商扩产影响，锂电产线不断增加，人员需求成倍增加，但是人员培训远远跟不上产线增长速度，这就要求在设计时，充分考虑如何人性化设计，操作简单，降低人工要求;设计充分考虑维护性，降低调试难度;设备可视化，基准化，缩短调试周期。

　　耗品备品方面，通过标准化设计，减少备品种类;设计考虑快插或快换式，甚至自动更换;软件数据化提示，缩短备料等待时间。