钜大LARGE | 点击量：816次 | 2021年12月07日
西门子的数字化处理之道：让锂离子电池加工更智能
“卓越品质，简单智能。”
自1872年进入我国，西门子已经发展成为我国社会和经济不可分割的一部分，西门子的电气化、自动化、数字化已经融入我国的许多行业。那么，有关新兴而又处于“飞速上升”中的国内锂动力锂离子电池产业，西门子打造的数字化厂又会给锂电行业带来什么改变？锂离子电池加工将如何变得智能？这是值得每一个锂离子电池公司关注的！
制造业数字化已是全球共识。新产品非得尽快上市；客户要个性化产品；瞬息万变的市场要提高加工灵活性；要继续提高加工效率，不断缩短开发时间，并高效利用资源和能源；而且，还非得确保并继续提高产品质量。这些实际需求都要有数字化厂的帮助才可以更快实现。
锂离子电池的制造工艺较为复杂，工序繁多，紧要包括正负极浆料制备、极片浆料涂布、正负极片辊压、正负极制片及电池装配等环节，每道工序都会影响电池的性能。但目前，国内电池制造公司很难把控每道工序的各个细节，以达到较高的一致性。
以涂布环节为例，在涂布中经常出现的问题是：原料污染、涂布工艺不稳定、操作不规范、干燥程序设置错误等，这些问题经常会造成极片出现以下问题：
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
涂布过程中，来自于浆料内的气泡容易在极片上形成白色圆斑，导致此处活物质涂层较薄，在电池充放电过程中也最易造成微短路；极片中有异物存在时，颗粒周围涂膜处是低表面张力区域，液膜向周围呈发射状迁移，形成点状缺陷；另一个较为普遍的问题是厚边缺陷，由于浆料表面张力的驱使，使浆料向极片边缘无涂覆处迁移，烘干后便形成厚边（如图）。这种缺陷对后续的分切、卷绕过程也会出现很大的影响，并最终影响电池的使用寿命和安全。
图为厚边缺陷示意
而加工过程中碰到的这些问题都是可以通过数字化的设备进行在线测试改进的。据西门子电池行业业务拓展经理张学峰解析，数字化的第一步就是让厂的数据透亮起来，方便公司通过使用统计过程控制和高级分解工具，可视化地找生产线中隐藏的问题，并及时引导作业员或者维护工程师快速处理问题。
西门子可通过SIMATICS7模块化控制器对涂布装置进行快速而灵活的控制，从而保持涂布具有150-300μm（误差仅为1μm）的一致厚度，并能够使涂布工艺以高达100m/min的速度进行灵活的双面、间歇带式涂布。同时，SINAMICSDCC标准使用程序负责对各个卷绕机进行控制，可以方便地参数化设置例如用于设定点系列、带张紧控制功能的卷绕机等标准使用，在加工过程中同步优化整个公司流程。
除了利用数字化处理办法使锂离子电池加工过程更简单更智能，西门子在产线建设前期也做足了功课。
作为工业4.0最初的发起者和紧要的构建者，西门子率先在市场上提出“数字化双胞胎”模型概念，通过数字化助力公司整合横向和纵向价值链，为工业生态系统重塑和实现工业4.0构筑了一条自下而上的切实之路。
更通俗地说，“数字化双胞胎”就是仿真模拟一些厂的实际操作空间（如加工线），仿真得非常真切而精确，它可清晰地告诉我们，最终这个系统是不是在实际当中能承受各种条件，取得成功。从而帮助动力锂离子电池公司在实际投入加工之前即能在虚拟环境中优化、仿真和探测，最终实现高效的柔性加工、实现产品快速创新上市，锻造公司持久竞争力。
当然，面向即将到来的工业4.0时代，人始终是整个价值链的关键，劳动力将被从基础劳动中解放出来，投入到更加有价值的创新、规划、协调工作当中去。西门子我国研究院的数字化厂专家赵雄飞也指出，“许多厂的各级员工往往都不具备相应的技术和管理能力。技术可以购买，流程也可以规范，而人才的缺乏将是制约我国公司迈向工业4.0的最大障碍。”这与目前国内锂电人才紧缺的现状是一致的。
而西门子作为一个负责任的公司公民，十余年来，一直致力于将德国先进的工程人才培养相关相关经验解析到我国，携手我国国家教育部、全国高校和职业院校，推出了一系列人才发展计划，培养创新型工程人才，助力我国制造业的转型升级。
我国已进入了经济“新常态”格局，制造业作为我国最紧要的经济支柱，正在面对着前所未有的挑战。国内锂电产业同样面对着由粗放式发展向集约化、标准化发展的强烈诉求，自动化、数字化、智能化无疑将使这一过程变得简单智能。
“博大精深同心致远”，西门子见证了我国改革开放带来的巨大变化，同时也顺应时代潮流，凭借卓越的工程技术与创新能力，以领先的电气化、自动化和数字化产品的处理办法和服务，为客户带来更大价值，并不断进行自身的改革与发展，支持我国锂电产业转型升级，让关键所在简单实现，智能实现。
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