动力锂电池自动生产线概览及一些问题
来源:锐研机电
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作者:锐研机电
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发布时间: 2018-06-19
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新能源注定是未来趋势，近日，国家出台了最新的新能源车补贴标准，大大提高了对于企业在生产新能源汽车续航里程的要求。也就是大大提高了众多汽车企业对于电池的要求。如果电池厂家还停留在以前粗犷式的生产，将面临被淘汰的危险。想要紧跟时代进行技术升级，那就不得不了解一下整个电池行业的信息，下面我们就来从锂电池的原料、加工、组装、等所有流程进行一些探讨和了解一些问题。
新能源注定是未来趋势，近日，国家出台了最新的新能源车补贴标准，大大提高了对于企业在生产新能源汽车续航里程的要求。也就是大大提高了众多汽车企业对于电池的要求。如果电池厂家还停留在以前粗犷式的生产，将面临被淘汰的危险。想要紧跟时代进行技术升级，那就不得不了解一下整个电池行业的信息，下面我们就来从锂电池的原料、加工、组装、等所有流程进行一些探讨和了解一些问题。
一，锂电池生产过程中的一些问题 目前市场上采用较多的锂电池主要为磷酸铁锂电池和三元锂电池，首先二者正极原材料差异就大，因而虽然整个生产工艺流程比较接近但各阶段工艺参数还是有差异，而且不同应用厂家有不同的材料的使用和配比，工艺的变化、相应的设备选择也就有差异。 另外，锂电池从外形上分方形电池、圆柱电池和软包电池；而从应用的角度，又分数码电池、动力电池、储能电池。其中动力电池和储能电池是将众多单个的电芯通过串、并联的方式连接起来的电池组及电池包，并综合了动力和热管理等电池管理系统。相比于数码电池，电芯的配组、组装是动力电池系统生产、设计应用的关键，是连接上游电芯生产和下游（如整车生产）应用的核心环节。相比电池的前段相对标准化的电芯生产、组装工艺，后段电芯的配组、组装工艺，目前还缺乏成熟的行业标准。 本文将主要以方形电芯动力锂电池为例，探讨其后段的生产控制系统。
二，电池生产过程中主要工艺特征 锂电池生产牵涉到一套很长、复杂的生产链，从整个生产链来看锂电池生产是典型的流程式生产，即工艺过程基本上是连续进行的，生产顺序几乎不变。根据标准化成熟度及工序的相关度，电芯生产段即动力电池生产的前段已发展了十多年，基本上工艺、设备标准化成熟度比较高，适用于离散式流程生产方式。而后段动力电池组装段是近些年才发展起来的产业，行业标准还处于探索阶段，相比则其自动化生产适用流水线式流程生产方式。整个流程一般分几段，中间通过成品/半成品缓存库连接。 动力电池自动生产线的控制系统
消费领域的数码电池是锂电池行业发展最早也最成熟的应用产品，其生产工艺及设备基本标准化。主要由上游电芯生产厂家生产，其“电芯”也是构成动力电池生产最基本的原料。电芯生产段主要涉及的设备有： 1，极片制作段：搅拌机，涂布机，辊压机，分条机，制片机。 2，电芯制作段：卷绕机，叠片机，入壳、注液、封口等预装设备。 3，电芯组装段：充电化成设备，分容测试柜，电芯测试仪，电芯封装设备。 电芯生产段主要应用到的控制技术包括：同步控制，纠偏技术，张力控制等；牵涉到的主要仪器及专用设备主要有电芯的电压、内阻测试仪器，分容测试柜，超声波焊接,中低功率激光焊接机等等。这些不是本文需要探讨的重点，电池生产的后段：动力电池组装段才是本文探讨的重点。
三，动力电池组装工艺及产线配置 动力电池组装自动化生产主要包括：电芯处理段，模组组装段，模组框架焊接段，汇流排焊接段，PACK装配段。
一般而言，不管是软包电池、硬壳电池还是圆柱电池。模组的自动化组装工艺流程都是从电芯上料开始的，这个来料可以是原供应商提供的包装，也可以是厂家经过检测后统一整理好的专用料框。上料可以是人工操作，也可以通过传送带自动上料，然后通过机器手臂抓取。上料的同时会进行电芯的读码、电芯极性检测、电芯分选、电芯厚度检测、电芯电性能OCV等检测，并将不良品剔除。来料通过初检和分选之后，根据模组和工艺要求的不同会分别进行诸如等离子清洁、涂胶贴胶、电芯堆叠、模组组装、极耳裁切整形、模组框架焊接、模组打码扫码、模组检测、汇流排焊接、BMS系统连接、模组最终检测、模组下料等工序。 这一序列工序是完成从单个电芯配组成模组的组装工艺过程，从模组配组成电池包过程也基本类似。也就是说所有的工序、处理动作都是围绕单个电芯配组成模组再配组成电池包而进行的，如：只有经过一序列检测、处理合格，满足所谓“同一性”要求的电芯才能参与配组；电芯堆叠与模组框架组装好，符合成组要求，满足组装精度才能进行电芯串并联的焊接作业；电芯组装成模组后合不合格要通过测试才能确定等等。当然不同电池生产厂家，同一厂家不同的规格型号有不同的生产流程，但大的流程方向上差不多。主要差别是电芯、模组、电池包有不同的尺寸、规格，也有不同分档、配组原则，至于测试参数、电源管理、温度监控等等基本上是各公司的核心数据。 因此，由于电芯及侧板、端板、绝缘片、连接片等投入物料差异；模组及电池包的结构和组装差异；行业标准化的缺位等因素，所以设计时要着重注意产线的兼容性、整线的节拍，也就是说目前生产线设计要定位于多规格小批量混线生产方式。这也从一个角度说明：产线的控制架构设计，数据采集和处理方式从技术层面看是设计自动化产线控制系统的关键，围绕MES（制造执行系统）设计才是设计控制系统的指导核心。 基于以上分析，尽量配置机器人参与电池组装生产是明智选择，配合输送线、视觉定位、专用设备（如高功率激光焊接机）和专用检测仪器等完成整个电池生产过程。
