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2021 OEM
现场总线

智联消费锂电,创赢绿色未来——魏德米勒远程I/O在消费锂电设备中的应用

  2021年12月02日  

  当数层由极片和隔膜堆叠而成的锂电电芯出现在眼前时,深谙此道的锂电池生产商们便知道,接下来还需要完成一道重要的工序——热压整形,才能进入电芯入壳的环节。

  位于中国华南的某锂电自动化设备商一直在考虑,如何基于自动化和电气联接技术,更好地完成消费锂电池的切边整形工序,从而帮助其下游锂电生产商更加高效、可靠和高质量地完成下游工序乃至整个锂电池生产流程。

  领先的电气联接与自动化专家——魏德米勒凭借极富盛名的自动化远程I/O方案,让该设备商的电芯热压整形设备“如虎添翼”,大大提升了设备品质,缩短了交付时间,降低了总体成本,赢得了这一绿色能源市场的制高点。

工艺优化,接口快速可靠

  快速迭代的消费电子产品,正在变得更轻、更薄、更短、更小,所用的消费类锂电池需要实现小体积、大容量、轻量和高能量密度——而这一切显然与制造工艺息息相关。在消费锂离子电池的生产过程中,为了改善锂离子电池的平整度,同时消除隔膜褶皱和内部空气,降低装芯短路率,对卷绕或叠片完成的电芯进行热压整形必不可少,这一过程也将直接影响后道的电芯入壳、化成分容等一系列工艺。

  热压整形的基本过程是,将叠片完成的电芯放置在上下模板之间,然后上下模板在一定增压缸压力和模板温度共同作用下使电芯定型,达到电芯厚度一致,使电芯弹性减小,提高装芯入壳合格率。

  显然,这一过程中的加压压力、加压时间和模板温度等工艺参数非常关键,但相互之间又互相制约。譬如,由于隔膜透气性和极片材料的特性,要求热压整形压力越小越好,时间越短越好。而另一方面,热压整形又必须保证达到电芯厚度及一致性的工艺要求。因此,压力,时间和温度等关键工艺参数需要不断优化。

  作为热压整形设备的控制系统核心元件,远程I/O模块担负着采集工艺数据,输出控制信号的关键任务,其快速准确性和运行可靠性非常重要。考虑到魏德米勒UR系列分布式I/O在这一方面的突出优势,该设备商最终采用了高可靠的UR20系列,包括现场总线接口模块和多种I/O模块。

  作为宽度仅为11.5mm模块化的UR20系列,其模拟量I/O模块可以帮助热压整形设备实现模板热电偶、增压缸压力传感器等现场仪表与设备PLC控制器的稳定接线和即插即用,锂电生产商在任何时间更换电子模块都无需改变固定布线,操作快速而稳定。同时面对模板的温度波动,UR20模块的宽温设计可以始终保持稳定工作,无任何功能使用的限制。

  通过快速刷新及功率预留功能,UR20还具有卓越的电子性能,包括快速的寻址能力及精确地映射系统进程,其高速的系统总线提供了一个数十毫秒内的快速响应时间,而且每一个I/O模块和通道上的LED状态指示可以帮助进行可靠的诊断服务——这些无疑为上述关键工艺参数的快速采集和反馈调节提供了强大助力,使其能够持续优化,大大提高了生产效率和装芯合格率,减少了材料浪费。

锂电重器,工程灵活便利

  对于锂电设备制造商而言,设备在安装调试和运维过程中的灵活便利,是一项极具竞争力的优势。面对紧张的4周样机交付周期,专业人员的不足更显掣肘。

  在安装方面,魏德米勒UR20 I/O系统采用“PUSH IN”直插式接线技术,设备商只需将带管状端头的导线插到压线框底部便可完成接线,相比传统的接线方式节约时间高达50%,而且单排结构的设计能够有效减少接线错误,从而减少了设备和系统的启动时间。

  在配置调试上,UR20的模拟量模块,可以做到单模块最大8路,并且输入输出模块电压和电流方式可选,根据现场的输出要求,该设备商只需在同一个模块上进行设置即可,从而在备货和配置方面获得极大的便利性和灵活性。

  不管是在系统调试或者运行以后,UR20集成的web服务器还能够让设备制造商使用任何标准的IE浏览器来运行远程诊断,大大提高了运维效率和减少了维护成本,也提升了客户满意度。

  如今,消费锂电池早已作为一种新型绿色电池,被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动自行车、数码相机、无人机等众多下游领域。随着可穿戴智能设备等新兴电子产品的兴起,和5G技术的出现,对消费锂电池的续航时间、充电速度、尺寸大小等提出了新的要求,以电芯热压整形设备为代表的锂电装备制造商们,基于像魏德米勒UR20分布式I/O系统这样快速可靠、灵活便利的自动化核心技术,必将占据市场先机,以创新赢得绿色未来。

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