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此前,針對嘉拓智能CIBF 2023電池展會發布的產品矩陣,高工鋰電已在《應戰智造變革 嘉拓智能產品矩陣“亮劍”(上)》有所介紹。
以下,高工鋰電將對嘉拓智能所帶來的產品矩陣進一步拆解。
干法電極工藝
極片生產是電芯制作的前端環節,也是制造成本最高的環節。在鋰電產業競逐進入下半場,極片生產端的降本增效不容忽視。
干法工藝工藝的突出優勢在于,減少設備和廠房面積;減少充放電循環過程中的能量損失;提高壓實密度,提升電池能量密度;極片內阻更低;電極面密度和容量高,倍率和循環性能好;更利于實現安全型、環境友好型“綠色工廠”等等。
嘉拓智能不斷推進干法電極工藝探索,并推出多款設備,賦能干法電極技術產業化。
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根據干法工藝生產特性,其主要通過將活性顆粒、導電劑、粘結劑混合,在粘結劑原纖化作用下,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,在混料階段研發出高速粉碎機、密煉機、氣流磨、流化床、干法攪拌機;在壓延階段,推出了開煉機、對輥機、三輥輥壓機、雙鋼帶成膜機。
以對輥/多輥輥壓為例,嘉拓智能性能表現優異,其膜寬>1000mm,膜片張力≥4N,輥子可獨立驅動,轉速、壓力可獨立控制,并實現閉環控制輥縫、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的解決方案,其設備產品可在全流程生產工藝中實現均勻混料、物料纖維化、連續成膜,并保證膜片厚度與一致性。
寬幅涂布機
歷經十余年的高速發展,鋰電產業兩大主線路徑逐漸清晰。一個是鋰電產業市場規模急劇擴大,產業朝TWh時代狂奔;另一個則是行業規模制造成本不斷降低,鋰電池價格連續12年下降。
在此背景下,不斷提高生產效率、降低生產成本是行業適應規模制造的趨勢。在涂布環節,為適應大規模生產,寬幅涂布機成為未來的方向。
不過,在生產環節,寬幅涂布機仍存在巨大工藝改進空間,如寬幅涂布機的打皺出現概率要對窄幅的大很多。
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嘉拓智能認為,解決相關問題要從原材料,工藝改善,結構設計,干燥優化等方面同時著手。
嘉拓智能針對行業痛點、難點,不斷迭代其制造工藝,適配規模生產特點,在寬幅涂布機上提出一系列的解決方案。
在細分產品上,嘉拓智能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,以適配寬幅涂布機不同的生產特點。
這也解決了寬幅涂布機在生產環節出現的極耳打皺、收卷打皺等一系列問題。
例如,針對基材塌邊的問題,嘉拓智能調節輥兼容基材塌邊生產力,自動平衡兩側張力,可根據張力輥兩側張力數值,自動調節達到動態平衡,與張力傳感器形成閉環調節,達到平衡料膜兩側松緊度的目的。
ZD攪拌工藝
在鋰電產業中下游對鋰電池高安全性、高能量密度、高循環壽命等要求下,其對上游生產的精細化要求越加嚴格。
鋰電材料攪拌的均勻性,對最終成型的電池產品影響巨大。
為此,嘉拓智能在攪拌工藝環節,從干混、潤濕、混凝、稀釋等整套環節進行工藝改進,并在電池材料攪拌端推出極片工廠整線方案。
嘉拓智能ZD攪拌工藝可應用于鋰電池漿料正/負極漿料攪拌、干法電機粉料混合、鈉電正/負極漿料混合。通過粉體/溶劑的高效混合,實現產品的批量化、連續生產。
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嘉拓智能ZD攪拌設備采用偏心式分散結構,無分散“死角”,通過刮壁/桶底刮刀設計,可實現多角度可調,分導物料分散流向。同時,嘉拓智能ZD攪拌設備采用PID智能化調節系統,可滿足各項攪拌工藝溫度需求。
在具體生產過程,嘉拓智能ZD攪拌工藝還有如下突出特點:
在預混+干混環節可使各類粉體混合均勻;在潤濕環節,使顆粒表面充分吸附溶劑,物料充分分散;混凝階段,完成固-液轉換,物料進一步分散;稀釋階段,使漿料性能保持高度一致性。
Z字疊片機
規模交付要求下,疊片機在生產效率、精度、穩定性上經歷一系列變革。其生產速度也從原先的1.5s/片提升到0.45s/片以下。
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在疊片機步入半秒時代,嘉拓智能推出了Z字疊片機,從四方面順應不斷變化的產業形勢。
高速:嘉拓智能Z字疊片機通過全電子凸輪/插補,使疊片生產實現提前動作/避讓;通過直流電機+音圈電機組合,使疊片手更快、更精準;通過隔膜橫移機構輕量化設計,減輕質量,最小化風阻,等等。
穩定:在生產速率上,嘉拓智能Z字疊片機可進行無極調速并一鍵切換,從而保證不同產品生產要求;在隔膜/極卷放卷送料過程中,通過模擬量反饋,可實現全程閉環控制;通過在設備方通灌水泥,穩定底板,減少震動,使設備更穩定。
精準:嘉拓智能Z字疊片機在生產過程中,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:根據工藝適配,嘉拓智能在數字化調節、視覺軟件設計上展開布局,設備可以預設型號,換型時,可以一鍵切換,減少換型調試時間;在模切段和極片定位平臺采用一鍵標定功能,可以達到視覺快速換型,大大減短換型周期,并降低人為失誤。
智能涂布烘箱
極片制造環節,在涂布烘干環節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速、溫度、濕度。從過往經驗來看,在涂布烘干環節存在諸多問題,如調試場景復雜依賴調試生產經驗、調試人員多以致于成本高昂。
嘉拓智能針對生產工藝的閉環流程推出智能涂布烘箱,其在生產過程中可主動調節風速、溫度,并實時加測烘箱負壓穩定性,并通過程序控制新風機頻率使負壓穩定在目標值。
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嘉拓智能智能涂布烘箱,采用了數字孿生機理。在數據庫中,設備利用能量守恒定律,達西定律,斐克定律等構建了整個機理模型。遺傳算法借鑒了達爾文的進化論和孟德爾的遺傳學說,對生物系統所進行隨機全局搜索和優化方法的計算機模擬研究。
最終針對工藝生產環節,形成標準化的參數,不斷提升生產的良率和效率。
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