近年来，新能源汽车的爆发带动了锂电行业的快速发展，锂电池需求量不断攀升。但是锂电池制造的工艺非常复杂，不仅技术难度大，而且标准要求高，如处理不好将会影响锂电产品的性能质量。其中如何实现“电池生产工艺的更高精度及智能化”是当下的重点课题。
通常来讲，锂电池电芯制造工艺过程主要分为：搅拌、涂布、辊压、分切、极耳成型、卷绕/叠片、入壳、注液封口、化成分容、检测出库。光电传感器作为设备感知的基本原件以及数据采集的源头，在电池制造的自动化生产过程中几乎无处不在。
在上个月刚结束的“第十四届中国国际电池技术交流会/展览会(cibf2021)”上，作为光电传感器先进技术的领导者，德国劳易测带来了锂电池制造工艺的传感器解决方案，将传感技术与锂电生产技术相结合，提高了锂电池生产线的自动化和智能化程度，为不同的应用场景和个性化的客户需求提供可靠服务。
据了解，劳易测拥有丰富的产品线，包括开关传感器、测量传感器、识别系统、数据传输和图像处理解决方案。作为安全专家，劳易测还专注于机械安全产品、服务和解决方案，聚焦新能源汽车、物流、包装、机床和实验室自动化等核心领域的应用，在这些领域积累了众多的专业应用技术和丰富经验。
对agv小车进行精准定位
在锂电池制造的前段工序中，涂布是非常重要的环节。需要将含有正负极活性物质的悬浮液浆料均匀涂布于铝箔或铜箔片幅上，然后干燥成膜。正常涂布时，在收卷电极的拉动下，片幅以恒定速度运动进入涂布装置进行涂布，然后进入烘干装置进行烘干，烘干后的片幅经过收卷装置进行收卷。收卷后的辊筒将通过举升式agv小车搬运至其它工位进行下一步工艺。
这时，通过对agv进行准确定位就非常重要。据介绍，劳易测研发的ips 200i全平面定位传感器可安装于agv小车左右两侧，通过找寻两侧的参考标记点，能够非常精准地将偏差位置传递给agv小车，帮助小车实现准确可靠的定位，从而确保辊筒顺利被agv小车抓取。
▲图为涂布工艺搬运小车的定位
给卷绕机安装贴心安全门锁
在中段工序中，卷绕是将正负极极片和隔膜按照正极—隔膜—负极—隔膜的顺序进行排列, 再通过卷绕组装成圆柱形或方形电芯的过程。卷绕设备在正常生产时，严禁操作员将门打开，否则不仅存在安全事故风险，严重时还会造成人身伤害。所以，卷绕机在运行时，柜门需要时刻保持锁定功能，而且需要监控门的状态，这就需要用到安全门锁。
据了解，劳易测针对此问题，开发出了贴心的fs系列安全门锁，其最大锁定力为1100n，具备插销触点和锁定线圈触点。通过这些触点不仅可以监控门锁的状态，还可以对插销角度进行调节;即使门的位置有所偏差，也能够正常使用。
▲图为卷绕机内设备的防护
检测电池弹夹存在状态
往电芯中注入电解液也是不可缺少的环节。而为了让电解液充分浸润极片，在电芯被注入电解液之后必须静置一段时间，然后才能实施后续的化成工序。这其中，需要通过安放电池的弹夹通过滚筒输送线有序地运送到静置炉中。
据劳易测工作人员介绍，公司开发的电容式接近开关lcs系列可安放在滚筒下方间隙中，检测黑色电池弹夹的存在状态。在此过程中，不受温度影响，稳定检测的黑色物体为pc+gf20材质电池弹夹，且不受附近的金属滚筒线影响。
▲图为高温静置炉的电池检测
每个电池信息都精准入库
锂电池后段生产工艺主要为化成、分容、检测和包装入库四道工序。其中，化成和分容作为后段工艺中最主要环节，化成的主要作用在于将注液封装后的电芯充电进行活化，分容则是在电池活化后测试电池容量及其他电性能参数并进行分级。化成和分容通常由自动化化成分容系统完成;在化成分容立库中，电池需通过输送线和堆垛机运送到化成分容柜。
为了能对堆垛机进行准确定位，劳易测研发了长距离激光测距传感器ams 300i和光通信设备ddls 500系列。ams 300i检测距离可达200米，精度可保持在±2毫米。高精度，确保了堆垛机定位的精确性，保证电池存放和提取的效率。ddls 500系列以光为载体进行数据传输，有效避免了在移动设备上线缆通信的弊端。
▲图为锂电池仓储系统设备的定位
在最后的检测和包装入库中，每一个电池的信息都必须要精准入库。通过识别电池上的二维dpm码，将电池信息记录在案。据悉，劳易测的二维码阅读器dcr 200i系列基于视觉原理，能够很好地阅读激光雕刻的dpm码。集成于webconfig工具的向导程序能够指导快速轻松地完成安装过程并简化调试，同时产品还集成有以太网tcp/ip和profinet等现场主流总线接口。
▲图为识别电池上的二维dpm码
锂电池生产工艺各个环节都与产品质量、安全性有紧密的联系，每一环节都要从严、从细进行管理，这样才能提升产品安全性能。无疑，传感器的应用将不断提高锂电生产线自动化与智能化程度，未来传感器技术也将不断改进提升。很多时候，即便是微小的技术革新，都有可能掀起新一轮的制造升级。
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