以動(dòng)力電池為例，卷繞作為鋰電池制造最重要的工序之一，其核心難點(diǎn)在于如何在高速卷繞下保證電池的質(zhì)量，特別是安全性和一致性。因此，提升卷繞效率、穩(wěn)定性等依然是卷繞設(shè)備的核心痛點(diǎn)。
而在消費(fèi)電池領(lǐng)域，一些新工藝、新技術(shù)的誕生，也給鋰電設(shè)備企業(yè)提供了新的發(fā)展機(jī)會(huì)。
廣東速銳智能科技有限公司（下稱(chēng)速銳智能）成立于2017年9月，作為一個(gè)新進(jìn)入者，針對(duì)性地開(kāi)發(fā)了應(yīng)用于數(shù)碼電池和動(dòng)力電池領(lǐng)域的核心產(chǎn)品，助力電池企業(yè)提升產(chǎn)品性能和降低成本。
破解極片激光清洗難題
數(shù)碼電池經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，在制造工藝、產(chǎn)線(xiàn)工序和應(yīng)用市場(chǎng)等方面都較為成熟，整體發(fā)展較為穩(wěn)定。
不過(guò)，5G時(shí)代到來(lái)，特別是手機(jī)終端客戶(hù)要求進(jìn)一步提高電池容量及快充性能，催生數(shù)碼電池制造方面衍生一些新技術(shù)。如利用激光清洗機(jī)在極片中間進(jìn)行極耳焊接位置的涂料清除工藝。
在傳統(tǒng)的數(shù)碼電池制造過(guò)程中，極片在經(jīng)過(guò)輥壓分切之后，直接在涂布留白區(qū)焊接極耳。這種工藝并不利于電池能量密度提升和制造成本降低。
而新的工藝是將極片涂料中間位置按照既定工藝尺寸把涂料層利用激光清除掉露出銅箔，裸露出中間的金屬導(dǎo)電集流體，并使之能達(dá)到電池TAB焊接的要求，從而提升能量密度和箔材利用率。
激光清洗機(jī)就是這種新工藝下的創(chuàng)新產(chǎn)品，這對(duì)清洗設(shè)備在清洗效率、精準(zhǔn)度、穩(wěn)定性、除塵等方面都提出了極高的要求。
激光清洗機(jī)
速銳智能研發(fā)的極耳激光清洗機(jī)清洗效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，清洗面積達(dá)（0~20）mm*(0~50)mm，清洗正反面錯(cuò)位±0.4mm，清洗極片寬度范圍35mm-160mm。
同時(shí)高速工作狀態(tài)穩(wěn)定，定位精度<0.4mm；采用糾偏加自動(dòng)位置感應(yīng)補(bǔ)償雙層保障模式，保障清洗位置準(zhǔn)確；激光清洗參數(shù)/能量實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)控，設(shè)備簡(jiǎn)單，方便培訓(xùn)及操作。
“公司的激光器全部采用進(jìn)口，光束穩(wěn)定可靠，清洗效率高，從而保障極片清洗不受損。”速銳智能研發(fā)負(fù)責(zé)人龍榮清對(duì)高工鋰電表示，由于電池廠為了提高能量密度，今后箔材使用上將會(huì)趨于越來(lái)越薄，進(jìn)而對(duì)激光器性能的要求也越來(lái)越高。而清洗后的箔材透光、箔材涂料殘留將是激光清洗技術(shù)面臨的提升項(xiàng)目。
由于清洗過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，粉塵控制難度大。因此除了要求清洗穩(wěn)定可靠之外，如何實(shí)現(xiàn)除塵徹底也是關(guān)鍵。
據(jù)速銳工程師介紹，速銳智能的新一代清洗機(jī)吸塵風(fēng)口采用流線(xiàn)型圓弧過(guò)渡設(shè)計(jì)，經(jīng)CFD流體力學(xué)計(jì)算模擬，用3D技術(shù)直接打印成型。相較傳統(tǒng)的吸嘴，風(fēng)速更高，除塵效果更明顯。
速銳智能認(rèn)為，在下游市場(chǎng)終端性能要求提升以及電池企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力的推動(dòng)下，極耳激光清洗機(jī)有望在高端數(shù)碼電池制造領(lǐng)域發(fā)揮積極作用。
據(jù)了解，目前速銳智能的激光清洗機(jī)已經(jīng)發(fā)展至第四代，在惠州鋰威、維科技術(shù)、杭州萬(wàn)向等頭部數(shù)碼電池企業(yè)批量應(yīng)用。
曾幾何時(shí)，國(guó)內(nèi)高端卷繞機(jī)市場(chǎng)主要被日本CKD、KAIDO及韓國(guó)KOEM占據(jù)，國(guó)產(chǎn)卷繞設(shè)備一度被進(jìn)口壓得難抬頭。
然而，在下游動(dòng)力電池行業(yè)快速發(fā)展的帶動(dòng)下，本土卷繞機(jī)企業(yè)經(jīng)過(guò)激烈競(jìng)爭(zhēng)的洗禮，不斷優(yōu)勝劣汰，技術(shù)追趕乃至趕超國(guó)際一流水平，在高端領(lǐng)域的市場(chǎng)份額逐步擴(kuò)大。
目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)產(chǎn)生了一批國(guó)產(chǎn)卷繞設(shè)備的優(yōu)秀代表，但在卷繞設(shè)備的技術(shù)提升上，中國(guó)設(shè)備企業(yè)仍在持續(xù)探索。
速銳智能總經(jīng)理范自雄對(duì)高工鋰電表示，公司的卷繞機(jī)已經(jīng)更新至第三代，目前正在積極開(kāi)拓主流市場(chǎng)客戶(hù)。
全自動(dòng)卷繞機(jī)
據(jù)了解，速銳智能的卷繞機(jī)在卷繞線(xiàn)速度、張力波動(dòng)、卷繞對(duì)齊度等性能方面進(jìn)行了升級(jí)。
具體來(lái)看，其卷繞線(xiàn)速度可達(dá)3M/S，卷繞頭采用直驅(qū)結(jié)構(gòu)和DD馬達(dá)，放卷采用額定轉(zhuǎn)速5000r/min的大功率伺服馬達(dá)，設(shè)計(jì)采用最優(yōu)慣量比（1:3）。
在張力控制方面，采用高響應(yīng)性能的音圈馬達(dá)和張力控制器，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，減少?gòu)埩Σ▌?dòng)幅度和提升張力準(zhǔn)確性。在客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)張力波動(dòng)值達(dá)±3%，當(dāng)前主流電池企業(yè)的要求在±5%以?xún)?nèi)，而行業(yè)平均水準(zhǔn)則在±5%-7%左右。
速銳智能表示，公司的卷繞機(jī)張力波動(dòng)值更低主要是得益于在設(shè)備單元硬件以及軟件算法方面的優(yōu)化，使得卷繞性能更穩(wěn)定。
與此同時(shí)，卷繞之后的電芯的預(yù)壓回彈空間更小，表明卷繞應(yīng)力更小更均勻，更有助于提升電芯的安全性。
極片入料糾偏采用雙閉環(huán)控制，采用高性能CCD系統(tǒng)，保證對(duì)齊度檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性，電芯對(duì)齊度< ±0.3mm。
此外，該卷繞機(jī)還采用高端運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，高效節(jié)能的同時(shí)還解決了極耳翻折、極片切斷掉粉等一些工藝痛點(diǎn)。
值得注意的是，速銳智能研發(fā)的全自動(dòng)三針圓柱形卷繞機(jī)也頗具看點(diǎn)。
三工位卷繞工藝，工位轉(zhuǎn)換采用伺服驅(qū)動(dòng)分割器，運(yùn)動(dòng)方式采用凸輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，定位更精準(zhǔn)，速度更高效。且隔膜極片張力可調(diào)，上下隔膜及正負(fù)極卷繞過(guò)程中同步整體糾偏，極片切斷后采用有效除塵裝置，有效保證了卷繞精度和產(chǎn)品品質(zhì)，操作簡(jiǎn)單。模組化的設(shè)計(jì)也使其在維修上特別是更換卷針更方便快捷。
從運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)看，速銳智能的這款全自動(dòng)三針圓柱形卷繞機(jī)18650電芯生產(chǎn)速度可達(dá)25-33PCS/Min，26650電芯生產(chǎn)速度可達(dá)16-19PCS/Min；稼動(dòng)率≥95％，良品率≥99％。
事實(shí)上，在以卷繞機(jī)等拳頭產(chǎn)品為核心的基礎(chǔ)上，速銳智能還具備了21700圓柱電芯自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)整線(xiàn)設(shè)備的交付能力。同樣采用模組化的設(shè)計(jì)，各功能模組獨(dú)立運(yùn)行，可最大程度確保整線(xiàn)的產(chǎn)出。為保障整線(xiàn)運(yùn)行穩(wěn)定，該產(chǎn)線(xiàn)的核心元器件主要采用進(jìn)口，生產(chǎn)效率可達(dá)80pcs/Min。
“當(dāng)前國(guó)產(chǎn)卷繞機(jī)性能還有進(jìn)一步提升的空間”，盡管在一些優(yōu)秀設(shè)備企業(yè)自主創(chuàng)新的不斷努力下，國(guó)產(chǎn)鋰電設(shè)備的自動(dòng)化和智能化技術(shù)正在快速迭代，范自雄仍認(rèn)為公司當(dāng)前的工作重心還是要加強(qiáng)研發(fā)，不斷提升產(chǎn)品性能。
總體來(lái)看，國(guó)產(chǎn)鋰電設(shè)備的技術(shù)迭代一方面帶給鋰電池企業(yè)更多信心，另一方面隨著電池技術(shù)不斷創(chuàng)新也被提出更高的要求，這也意味著國(guó)產(chǎn)設(shè)備“新勢(shì)力”的進(jìn)擊之路仍任重而道遠(yuǎn)。