摘要

電子產(chǎn)品正朝著更輕、更薄的形態(tài)演進(jìn)，這要求3C鋰電池在保證大容量、高能量密度的同時(shí)，兼具小體積、輕量化的特征，這便離不開(kāi)鋰電池生產(chǎn)中的熱壓整形。

于3C鋰電池而言，消費(fèi)終端正發(fā)生著巨變，受TWS、智能穿戴、5G手機(jī)等終端市場(chǎng)帶動(dòng)，3C類鋰電池市場(chǎng)不斷擴(kuò)大。高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2021年中國(guó)鋰電熱壓整形設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模約為5.2億元，預(yù)計(jì)2025年將增至11.3億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)21.5%。

市場(chǎng)擴(kuò)大的同時(shí)，電子產(chǎn)品正朝著更輕、更薄的形態(tài)演進(jìn)，這要求3C鋰電池在保證大容量、高能量密度的同時(shí)，兼具小體積、輕量化的特征，這便離不開(kāi)鋰電池生產(chǎn)中的熱壓整形。

在3C鋰電池生產(chǎn)中，龐大的產(chǎn)線要做到高精度、高一致性，熱壓整形環(huán)節(jié)如何做到粗中有細(xì)？品控將交由誰(shuí)把關(guān)？這對(duì)鋰電設(shè)備提出了新的挑戰(zhàn)，不少設(shè)備商將目光投向自動(dòng)化方案——遠(yuǎn)程I/O方案。? ?

熱壓整形要求“粗中有細(xì)”

整個(gè)鋰電池生產(chǎn)工序復(fù)雜、體系龐大。制漿、分切到卷繞/疊片等前中段環(huán)節(jié)起到使電池雛形初現(xiàn)的作用。其中，熱壓整形是電芯入殼的預(yù)備，是改善電芯性能、提高電芯成品率的關(guān)鍵“把關(guān)”環(huán)節(jié)。

熱壓整形的基本過(guò)程是，將疊片完成的電芯放置在上下模板之間，然后上下模板在一定增壓缸壓力和模板溫度共同作用下使電芯定型，達(dá)到電芯厚度一致，使電芯彈性減小，提高裝芯入殼合格率。

卷繞或疊片后的電池經(jīng)過(guò)熱壓整形，一方面能消除隔膜褶皺和內(nèi)部空氣，降低裝芯短路率；另一方面，能使電池平整度更高，更便于電芯入殼。

深耕于電氣聯(lián)接與自動(dòng)化專家——魏德米勒的自動(dòng)化遠(yuǎn)程I/O方案，作為熱壓整形設(shè)備的控制系統(tǒng)核心元件，憑借操作和功能兩方面的優(yōu)勢(shì)大大提升了熱壓整形設(shè)備品質(zhì)，縮短了交付時(shí)間，降低了總體成本。

遠(yuǎn)程I/O方案精度把控

熱壓整形中的加壓壓力、加壓時(shí)間和模板溫度等工藝參數(shù)非常關(guān)鍵，但相互之間又互相制約。譬如，由于隔膜透氣性和極片材料的特性，要求熱壓整形壓力越小越好，時(shí)間越短越好。而另一方面，熱壓整形又必須保證達(dá)到電芯厚度及一致性的工藝要求。

因此，壓力，時(shí)間和溫度等關(guān)鍵工藝參數(shù)需要不斷優(yōu)化。在此過(guò)程中，遠(yuǎn)程I/O模塊擔(dān)負(fù)著采集工藝數(shù)據(jù)，輸出控制信號(hào)的關(guān)鍵任務(wù)，其快速準(zhǔn)確性和運(yùn)行可靠性非常重要。

位于中國(guó)華南的某鋰電自動(dòng)化設(shè)備商曾考慮，如何基于自動(dòng)化和電氣聯(lián)接技術(shù)，更好地完成消費(fèi)鋰電池的切邊整形工序，從而幫助其下游鋰電生產(chǎn)商更加高效、可靠和高質(zhì)量地完成下游工序乃至整個(gè)鋰電池生產(chǎn)流程。

該設(shè)備商采用的魏德米勒的模塊化UR20系列，寬度僅為11.5mm，包括現(xiàn)場(chǎng)總線接口模塊和多種I/O模塊，在具體使用場(chǎng)景中具備四大功能優(yōu)勢(shì)：

操作快速而穩(wěn)定：其模擬量I/O模塊可以幫助熱壓整形設(shè)備實(shí)現(xiàn)模板熱電偶、增壓缸壓力傳感器等現(xiàn)場(chǎng)儀表與設(shè)備PLC控制器的穩(wěn)定接線和即插即用，鋰電生產(chǎn)商在任何時(shí)間更換電子模塊都無(wú)需改變固定布線。

靈活適應(yīng)溫度：面對(duì)模板的溫度波動(dòng)，UR20模塊的寬溫設(shè)計(jì)可以始終保持穩(wěn)定工作，無(wú)任何功能使用的限制。

快速尋址、精準(zhǔn)映射：通過(guò)快速刷新及功率預(yù)留功能，UR20還具有卓越的電子性能，包括快速的尋址能力及精確的映射系統(tǒng)進(jìn)程，其高速的系統(tǒng)總線提供了一個(gè)數(shù)十毫秒內(nèi)的快速響應(yīng)時(shí)間。

靈敏診斷：每一個(gè)I/O模塊和通道上的LED狀態(tài)指示可以幫助進(jìn)行可靠的診斷服務(wù)

上述關(guān)鍵工藝參數(shù)的快速采集和反饋調(diào)節(jié)提供了強(qiáng)大助力，使其能夠持續(xù)優(yōu)化，大大提高了生產(chǎn)效率和裝芯合格率，減少了材料浪費(fèi)。

為生產(chǎn)流程做減法

鋰電池生產(chǎn)過(guò)程所涉及的環(huán)節(jié)復(fù)雜多樣，設(shè)備在保證性能的同時(shí)，若能具備便于操作、為產(chǎn)線“瘦身”的優(yōu)勢(shì)，也能脫穎而出。設(shè)備在安裝調(diào)試和運(yùn)維過(guò)程中的靈活便利，同樣是鋰電設(shè)備制造商優(yōu)化產(chǎn)品的重要思路。

在安裝上，魏德米勒UR20 I/O系統(tǒng)采用“PUSH IN”直插式接線技術(shù)，設(shè)備商只需將帶管狀端頭的導(dǎo)線插到壓線框底部便可完成接線，相比傳統(tǒng)的接線方式節(jié)約時(shí)間高達(dá)50％，而且單排結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠有效減少接線錯(cuò)誤，從而減少了設(shè)備和系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間。

在配置調(diào)試上，UR20的模擬量模塊，可以做到單模塊最大８路，并且輸入輸出模塊電壓和電流方式可選，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的輸出要求，該設(shè)備商只需在同一個(gè)模塊上進(jìn)行設(shè)置即可，從而在備貨和配置方面獲得極大的便利性和靈活性。

不管是在系統(tǒng)調(diào)試或者運(yùn)行以后，UR20集成的web服務(wù)器還能夠讓設(shè)備制造商使用任何標(biāo)準(zhǔn)的IE瀏覽器來(lái)運(yùn)行遠(yuǎn)程診斷，大大提高了運(yùn)維效率和減少了維護(hù)成本。

依托于消費(fèi)終端，3C鋰電池市場(chǎng)穩(wěn)步向前。終端產(chǎn)品的快速迭代倒逼鋰電設(shè)備性能不斷適應(yīng)需求的變化、環(huán)境的不穩(wěn)定。基于像魏德米勒UR20分布式I/O系統(tǒng)的自動(dòng)化核心技術(shù)，牢筑設(shè)備品質(zhì)把關(guān)防線，將是設(shè)備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力中的重要抓手。

審核編輯：劉清