應(yīng)戰(zhàn)智造變革 嘉拓智能產(chǎn)品矩陣“亮劍”(下)

近日,嘉拓智能攜一系列全新產(chǎn)品“亮劍”CIBF 2023電池展,并于現(xiàn)場召開10場產(chǎn)品及解決方案發(fā)布會,這其中包括干法電極、寬幅涂布機(jī)、ZD攪拌工藝、Z字疊片機(jī)、智能涂布烘箱等。

此前,針對嘉拓智能CIBF 2023電池展會發(fā)布的產(chǎn)品矩陣,已在《應(yīng)戰(zhàn)智造變革嘉拓智能產(chǎn)品矩陣“亮劍”(上)》有所介紹。
以下,將對嘉拓智能所帶來的產(chǎn)品矩陣進(jìn)一步拆解。
【干法電極整線方案】
極片生產(chǎn)是電芯制作的前端環(huán)節(jié),也是制造成本最高的環(huán)節(jié)。在鋰電產(chǎn)業(yè)競逐進(jìn)入下半場,極片生產(chǎn)端的降本增效不容忽視。
干法電極工藝的突出優(yōu)勢在于,減少50%以上設(shè)備和廠房面積;減少充放電循環(huán)過程中的能量損失;提高壓實密度,提升電池能量密度;極片內(nèi)阻更低;電極面密度和容量高,倍率和循環(huán)性能好;更利于實現(xiàn)安全型、環(huán)境友好型“綠色工廠”等等。
嘉拓智能不斷推進(jìn)干法電極工藝探索,并推出多款設(shè)備,賦能干法電極技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。

根據(jù)干法工藝生產(chǎn)特性,其主要通過將活性顆粒、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑混合,在粘結(jié)劑原纖化作用下,形成自支撐膜,最后輥壓覆蓋在集流體表面。
嘉拓智能已開展KATOP干法實驗室,在混料階段研發(fā)出高速粉碎機(jī)、密煉機(jī)、氣流磨、流化床、干法攪拌機(jī);在壓延階段,推出了開煉機(jī)、對輥機(jī)、三輥輥壓機(jī)、雙鋼帶成膜機(jī)。
以對輥/多輥輥壓為例,嘉拓智能性能表現(xiàn)優(yōu)異,其膜寬>1000mm,膜片張力≥4N,輥子可獨(dú)立驅(qū)動,轉(zhuǎn)速、壓力可獨(dú)立控制,并實現(xiàn)閉環(huán)控制輥縫、成膜厚度、壓實密度。
嘉拓智能亦在干法電極整線流程推出相應(yīng)的解決方案,其設(shè)備產(chǎn)品可在全流程生產(chǎn)工藝中實現(xiàn)均勻混料、物料纖維化、連續(xù)成膜,并保證膜片厚度與一致性。
【寬幅涂布機(jī)】
歷經(jīng)十余年的高速發(fā)展,鋰電產(chǎn)業(yè)兩大主線路徑逐漸清晰。一個是鋰電產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模急劇擴(kuò)大,產(chǎn)業(yè)朝TWh時代狂奔;另一個則是行業(yè)規(guī)模制造成本不斷降低,鋰電池價格連續(xù)12年下降。
在此背景下,不斷提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本是行業(yè)適應(yīng)規(guī)模制造的趨勢。在涂布環(huán)節(jié),為適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn),寬幅涂布機(jī)成為未來的方向。
不過,在生產(chǎn)環(huán)節(jié),寬幅涂布機(jī)仍存在巨大工藝改進(jìn)空間,如寬幅涂布機(jī)的打皺出現(xiàn)概率要對窄幅的大很多。

解決相關(guān)問題要從原材料,工藝改善,結(jié)構(gòu)設(shè)計,干燥優(yōu)化等方面同時著手——李海瑞
針對行業(yè)痛點(diǎn)、難點(diǎn),不斷迭代其制造工藝,適配規(guī)模生產(chǎn)特點(diǎn),在寬幅涂布機(jī)上提出一系列的解決方案。
在細(xì)分產(chǎn)品上,推出了包括小螺距輥、主動弧形輥、被動弧形輥、大螺距輥、中高輥、夾持輥等,以適配寬幅涂布機(jī)不同的生產(chǎn)特點(diǎn)。
這也解決了寬幅涂布機(jī)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的極耳打皺、收卷打皺等一系列問題。
例如,針對基材塌邊的問題,調(diào)節(jié)輥兼容基材塌邊生產(chǎn)力,自動平衡兩側(cè)張力,可根據(jù)張力輥兩側(cè)張力數(shù)值,自動調(diào)節(jié)達(dá)到動態(tài)平衡,與張力傳感器形成閉環(huán)調(diào)節(jié),達(dá)到平衡料膜兩側(cè)松緊度的目的。
【ZD攪拌工藝】
在鋰電產(chǎn)業(yè)中下游對鋰電池高安全性、高能量密度、高循環(huán)壽命等要求下,其對上游生產(chǎn)的精細(xì)化要求越加嚴(yán)格。
鋰電材料攪拌的均勻性,對最終成型的電池產(chǎn)品影響巨大。
為此,在攪拌工藝環(huán)節(jié),從干混、潤濕、混凝、稀釋等整套環(huán)節(jié)進(jìn)行工藝改進(jìn),并在電池材料攪拌端推出極片工廠整線方案。
ZD攪拌工藝可應(yīng)用于鋰電池漿料正/負(fù)極漿料攪拌、干法電機(jī)粉料混合、鈉電正/負(fù)極漿料混合。通過粉體/溶劑的高效混合,實現(xiàn)產(chǎn)品的批量化、連續(xù)生產(chǎn)。

ZD攪拌設(shè)備采用偏心式分散結(jié)構(gòu),無分散“死角”,通過刮壁/桶底刮刀設(shè)計,可實現(xiàn)多角度可調(diào),分導(dǎo)物料分散流向。同時,ZD攪拌設(shè)備采用PID智能化調(diào)節(jié)系統(tǒng),可滿足各項攪拌工藝溫度需求。
在具體生產(chǎn)過程,ZD攪拌工藝還有如下突出特點(diǎn):
在預(yù)混+干混環(huán)節(jié)可使各類粉體混合均勻;在潤濕環(huán)節(jié),使顆粒表面充分吸附溶劑,物料充分分散;混凝階段,完成固-液轉(zhuǎn)換,物料進(jìn)一步分散;稀釋階段,使?jié){料性能保持高度一致性。
【Z字疊片機(jī)】
規(guī)模交付要求下,疊片機(jī)在生產(chǎn)效率、精度、穩(wěn)定性上經(jīng)歷一系列變革。其生產(chǎn)速度也從原先的1.5s/片提升到0.45s/片以下。

在疊片機(jī)步入半秒時代,嘉拓智能推出了Z字疊片機(jī),從四方面順應(yīng)不斷變化的產(chǎn)業(yè)形勢。
高速:Z字疊片機(jī)通過全電子凸輪/插補(bǔ),使疊片生產(chǎn)實現(xiàn)提前動作/避讓;通過直流電機(jī)+音圈電機(jī)組合,使疊片手更快、更精準(zhǔn);通過隔膜橫移機(jī)構(gòu)輕量化設(shè)計,減輕質(zhì)量,最小化風(fēng)阻,等等。
穩(wěn)定:在生產(chǎn)速率上,Z字疊片機(jī)可進(jìn)行無極調(diào)速并一鍵切換,從而保證不同產(chǎn)品生產(chǎn)要求;在隔膜/極卷放卷送料過程中,通過模擬量反饋,可實現(xiàn)全程閉環(huán)控制;通過在設(shè)備方通灌水泥,穩(wěn)定底板,減少震動,使設(shè)備更穩(wěn)定。
精準(zhǔn):Z字疊片機(jī)在生產(chǎn)過程中,搭配多套檢驗方案,可顯著提升極片/隔膜的對齊精度。
智能化:根據(jù)工藝適配,在數(shù)字化調(diào)節(jié)、視覺軟件設(shè)計上展開布局,設(shè)備可以預(yù)設(shè)型號,換型時,可以一鍵切換,減少換型調(diào)試時間;在模切段和極片定位平臺采用一鍵標(biāo)定功能,可以達(dá)到視覺快速換型,大大減短換型周期,并降低人為失誤。
【智能涂布烘箱】
極片制造環(huán)節(jié),在涂布烘干環(huán)節(jié)對于涂敷材料的均勻性、一致性有著重要影響。
影響極片烘干的因素包括風(fēng)速、溫度、濕度。從過往經(jīng)驗來看,在涂布烘干環(huán)節(jié)存在諸多問題,如調(diào)試場景復(fù)雜依賴、調(diào)試生產(chǎn)經(jīng)驗、調(diào)試人員多以至于成本高昂。
針對生產(chǎn)工藝的閉環(huán)流程推出智能涂布烘箱,其在生產(chǎn)過程中可主動調(diào)節(jié)風(fēng)速、溫度,并實時加測烘箱負(fù)壓穩(wěn)定性,并通過程序控制新風(fēng)機(jī)頻率使負(fù)壓穩(wěn)定在目標(biāo)值。

智能涂布烘箱,采用了數(shù)字孿生機(jī)理。在數(shù)據(jù)庫中,設(shè)備利用能量守恒定律,達(dá)西定律,斐克定律等構(gòu)建了整個機(jī)理模型。遺傳算法借鑒了達(dá)爾文的進(jìn)化論和孟德爾的遺傳學(xué)說,對生物系統(tǒng)所進(jìn)行隨機(jī)全局搜索和優(yōu)化方法的計算機(jī)模擬研究。
最終針對工藝生產(chǎn)環(huán)節(jié),形成標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù),不斷提升生產(chǎn)的良率和效率。