“卓越品質(zhì) ，簡單智能。”

 

自1872年進入中國，西門子已經(jīng)發(fā)展成為中國社會和經(jīng)濟不可分割的一部分，西門子的電氣化、自動化、數(shù)字化已經(jīng)融入中國的許多行業(yè)。那么，對于新興而又處于“飛速增長”中的國內(nèi)鋰動力電池產(chǎn)業(yè)，西門子打造的數(shù)字化工廠又會給鋰電行業(yè)帶來哪些改變？鋰電池生產(chǎn)將怎樣變得智能？這是值得每一個鋰電池企業(yè)關(guān)注的！

 

 

制造業(yè)數(shù)字化已是全球共識。新產(chǎn)品必須盡快上市；客戶需要個性化產(chǎn)品；瞬息萬變的市場需要提高生產(chǎn)靈活性；需要持續(xù)提高生產(chǎn)效率，不斷縮短開發(fā)時間，并高效利用資源和能源；而且，還必須確保并持續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量。這些現(xiàn)實需求都要有數(shù)字化工廠的幫助才可以更快實現(xiàn)。

 

鋰電池的制造工藝較為復(fù)雜，工序繁多，主要包括正負極漿料制備、極片漿料涂布、正負極片輥壓、正負極制片及電池裝配等環(huán)節(jié)，每道工序都會影響電池的性能。但目前，國內(nèi)電池制造企業(yè)很難把控每道工序的各個細節(jié)，以達到較高的一致性。

 

以涂布環(huán)節(jié)為例，在涂布中常常出現(xiàn)的問題是：原料污染、涂布工藝不穩(wěn)定、操作不規(guī)范、干燥程序設(shè)置錯誤等，這些問題常常會造成極片出現(xiàn)以下問題：

 

涂布過程中，來自于漿料內(nèi)的氣泡容易在極片上形成白色圓斑，導(dǎo)致此處活物質(zhì)涂層較薄，在電池充放電過程中也最易造成微短路；極片中有異物存在時，顆粒周圍涂膜處是低表面張力區(qū)域，液膜向周圍呈發(fā)射狀遷移，形成點狀缺陷；另一個較為普遍的問題是厚邊缺陷，由于漿料表面張力的驅(qū)使，使?jié){料向極片邊緣無涂覆處遷移，烘干后便形成厚邊（如圖）。這種缺陷對后續(xù)的分切、卷繞過程也會產(chǎn)生很大的影響，并最終影響電池的使用壽命和安全。

 

 

圖為厚邊缺陷示意

 

而生產(chǎn)過程中碰到的這些問題都是可以通過數(shù)字化的設(shè)備進行在線檢測改進的。據(jù)西門子電池行業(yè)業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理張學(xué)峰介紹，數(shù)字化的第一步就是讓工廠的數(shù)據(jù)透明起來，方便企業(yè)通過使用統(tǒng)計過程控制和高級分析工具，可視化地找出產(chǎn)線中隱藏的問題，并及時引導(dǎo)作業(yè)員或者維護工程師快速解決問題。

 

西門子可通過 SIMATIC S7 模塊化控制器對涂布裝置進行快速而靈活的控制，從而保持涂布具有150-300μm（誤差僅為 1μm）的一致厚度，并能夠使涂布工藝以高達100 m/min的速度進行靈活的雙面、間歇帶式涂布。同時，SINAMICS DCC標(biāo)準應(yīng)用程序負責(zé)對各個卷繞機進行控制，可以方便地參數(shù)化設(shè)置例如用于設(shè)定點系列、帶張緊控制功能的卷繞機等標(biāo)準應(yīng)用，在生產(chǎn)過程中同步優(yōu)化整個企業(yè)流程。

 

除了利用數(shù)字化解決方案使鋰電池生產(chǎn)過程更簡單更智能，西門子在產(chǎn)線建設(shè)前期也做足了功課。

 

作為工業(yè)4.0最初的發(fā)起者和重要的構(gòu)建者，西門子率先在市場上提出“數(shù)字化雙胞胎”模型概念，通過數(shù)字化助力企業(yè)整合橫向和縱向價值鏈，為工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)重塑和實現(xiàn)工業(yè)4.0構(gòu)筑了一條自下而上的切實之路。

 

更通俗地說，“數(shù)字化雙胞胎”就是仿真模擬一些工廠的實際操作空間（如生產(chǎn)線），仿真得非常真實而精確，它可清晰地告訴我們，最終這個系統(tǒng)是否在現(xiàn)實當(dāng)中能承受各種條件，取得成功。從而幫助動力電池企業(yè)在實際投入生產(chǎn)之前即能在虛擬環(huán)境中優(yōu)化、仿真和測試，最終實現(xiàn)高效的柔性生產(chǎn)、實現(xiàn)產(chǎn)品快速創(chuàng)新上市，鍛造企業(yè)持久競爭力。

 

當(dāng)然，面向即將到來的工業(yè)4.0時代，人始終是整個價值鏈的關(guān)鍵，勞動力將被從基礎(chǔ)勞動中解放出來，投入到更有價值的創(chuàng)新、規(guī)劃、協(xié)調(diào)工作當(dāng)中去。西門子中國研究院的數(shù)字化工廠專家趙雄飛也指出，“許多工廠的各級員工往往都不具備相應(yīng)的技術(shù)和管理能力。技術(shù)可以購買，流程也可以規(guī)范，而人才的缺乏將是制約中國企業(yè)邁向工業(yè)4.0的最大障礙。”這與目前國內(nèi)鋰電人才緊缺的現(xiàn)狀是一致的。

 

而西門子作為一個負責(zé)任的企業(yè)公民，十余年來，一直致力于將德國先進的工程人才培養(yǎng)經(jīng)驗介紹到中國，攜手中國國家教育部、全國高校和職業(yè)院校，推出了一系列人才發(fā)展計劃，培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才，助力中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

 

中國已進入了經(jīng)濟“新常態(tài)”格局，制造業(yè)作為中國最重要的經(jīng)濟支柱，正在面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。國內(nèi)鋰電產(chǎn)業(yè)同樣面臨著由粗放式發(fā)展向集約化、標(biāo)準化發(fā)展的強烈訴求，自動化、數(shù)字化、智能化無疑將使這一過程變得簡單智能。