霍克锂电池材料制造过程质量控制的新思路

摘要：当今年代，各种新动力、新资料被开发和运用，提高产品功用是锂电池资料职业开展的必然趋势。《中国制作2025》明确提出"2020年我国锂电比能量达到300瓦时/千克，单体本钱达到1元/瓦时"，需要立异质量操控方法以完成锂电池资料产品的一致性和批次稳定性的提高。

要害词：锂电池；资料制作；质量操控

导言

作为绿色环保的二次贮存动力，锂电池首要由正极资料、负极资料、隔膜、电解液等构成,具有简便、运用寿命长、高能量等优势，广泛运用于航空航天、电子科技、新动力轿车等要点范畴。如何保证锂电池电芯批产功用的一致性，是锂电池资料职业研讨的重要内容。锂电池资料的微小差别和制作工艺不可控，是导致电芯功用不一致的重要因素；设备状况、出产工艺状况的质量操控不稳定，同样是影响锂电池资料出产的重要因素。

1锂电池概述

锂电池的首要能量来历是经过在液体或固体环境中锂离子在正负极之间运输发生，这就意味着，锂电池的充电功用以及放电功用的强与弱取决于锂离子传输的线路以及速度。锂电池的正极资料首要是钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴酸锂以及其混合资料一起组成。锂电池的负极资料首要由人造石墨、干性天然石墨等一起组成。锂电池的隔膜资料首要是聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜或者两者的复合薄膜。锂电池的电解液首要由六氟磷酸与EC、PC、DMC、DEC以及EMC等溶剂经过一定配比配成。

2锂电池资料制作质量操控首要内容

2.1进程质量操控的数字化

进程质量操控数字化包含质量数据收集和对进程质量数据趋势进行监控两方面。

质量数据收集首要包含出产设备工艺操控参数、质量检测设备检测结果、人工质量检测结果等出产进程数据，掩盖锂电池原资料、半制品和制品。对质量操控要害数据自动在线收集，保证产质量量档案的详细与完好；提高数据收集的实时性，为锂电池资料质量数据的实时剖析创造条件。

质量监控要求对进程质量数据趋势和归纳目标进行计算监控，其中：

(1)进程质量数据趋势监控：首要用于独立质量目标的原始数据监控，具有收集频率高、实时性强的特色，经过设定目标参数的报警边界，对超出边界的数据及时报警。一般由出产组态软件开发完成，以趋势图为首要展现方法；

(2)归纳目标计算监控：首要用于基于原始数据的归纳质量目标的计算监控，可以交融多种监控标准和计算算法对目标进行归纳运算，并定时刷新，使监控更微观，更有针对性。一般由出产制作履行体系(MES,ManufacturingExecutionSystem)或独立质量体系开发完成，以SPC操控图、预控图等为首要展现方法。

2.2进程质量操控的标准化

(1)出产设备质量操控

在出产进程，对拌和、涂布、分条等出产设备的外表、传感器、计数器等的质量操控成为直接反响出产进程是否正常的最即时、最直观的数据。

依据设备传感器收集的要害质控数据，剖析和断定所要求的精度，并在超出范围时实施报警或在授信范围内进行处理。中央操控室确保每台设备都处于在线可控形式；出产选用独自操控体系，完成要害工序自动运转，工序间设备能完成自动运转；流程选用分散操控体系(DCS，DistributedControlSystem)、数据收集与监督操控体系(SCADA，SupervisoryControlAndDataAcquisition)等出产进程操控与调度自动化，出产设备传感器收集数据包含但不限于温度、重量、长度、厚度、能量、容量、电流、电压等数据。

(2)出产进程产质量量操控

出产进程产质量量操控是指在出产进程中对物料的质量进行取样操控、质量检验及计算剖析。物料经过检测工位时，进行取样，依据需要检测的内容，运用检测仪器或采纳对应的办法，对出产中的物料进行多频次监测。依据收集的样品进行精确剖析，并录入及时上传到服务器，供出产、工艺及质量部分调取检查，依据质量数据辅导下一步操作。质量数据可经过数字化车间信息体系进行收集，保存以及追溯，相应权限的部分可以检查、追溯数据，并对质料进入和制品出库起到辅佐效果。

3锂电池资料制作质量操控新思路

3.1信息体系的建设

数字化车间信息体系是经过自顶到底的大局信息模型传递完成网络交融及数据集成，由设备层，通讯层和数据层组成，经过TCP\IP、串口/并口等多种现场总线、完成与制作进程相关设备无缝对接。通讯层支撑Socket、WebService、文本文件、数据库等设备访问方法，实时获取设备相关质量数据、运转参数、环境数据的实时收集。挑选锂电池资料职业典型企业(湖南某新动力有限公司、四川某新资料有限公司等)进行信息体系的推广运用。这些企业经过建设归纳信息化质量办理渠道，逐渐完成"管控一体化"的办理目标，完成由粗放型办理向精细化办理改变，由静态操控向动态操控改变，由过后操控向事前操控和事中操控改变，由被动办理向自动办理改变，由程序办理向工序办理改变，进一步提高锂电池资料职业的进程质量办理水平。

3.2运用场景

以某公司钴酸锂资料(LiCoO2)出产线为对象，交融数字化手段，经过合理设置设备质量监控点和产品出产进程质量检测点并收集质量数据，并经过MES质量办理模块，完成实时显现与剖析，以验证锂电池资料进程质量操控合理性、可行性和适用性。

(1)出产设备质量操控-经过电子看板和计算机具有的可视化才能和人机交互才能完成物料处理、运送、贮存等工序的自动化，并将处理、运送、贮存的数据经过传感器收集后上传剖析和断定；完成车间出产与办理的可视化；中央操控室确保在线可控；出产选用独自操控体系，流程选用DCS、SCADA等出产进程操控与调度自动化。

(2)产质量量进程操控-在出产进程中对产品质量进行取样监控、质量检验及计算剖析。工位具有通讯接口，可以与其他设备、装置以及履行层完成信息互通，并可经过车间级通讯与监测体系，各个取样点具有生成当时产品批号才能，对取样操作进行辅佐。依据收集的样品进行精确剖析，并录入及时上传到服务器，供出产和工艺及质量部分调取检查，并依据质量数据辅导一步操作。90%的数据可经过数字化车间信息体系进行收集，保存以及追溯，相应权限的部分可以检查、追溯数据，并对质料进入和制品出库起到辅佐效果。

图1MES架构和功用图

(3)MES体系-经过智能中心配备与MES体系集成，可对出产进度、产品状况、质量目标和设备状况进行全程盯梢。对要害出产运转目标、质量事故和设备故障信息，经过出产报表、界面显现、手机短信等多种方法

进行显现和报警；将设备层收集到的质量数据进行监控办理，对收集的根底数据进行剖析处理，并供给数据接口将处理后的数据集成到后一体系的企业资源计划(ERP，EnterpriseResourcePlan)内。MES架构和功用如图1所示。

结语

目前，我国锂电池资料职业正处在半自动化制作向数字化制作转型升级的过渡阶段，本文提出了锂电池资料制作数字化建设与质量操控标准运用相结合的新思路，有利于管控设备质控、产质量控等要害环节，提高产品一致性、批次稳定性和降本增效，带动安全可控智能中心配备和锂电池资料制作整线集成的立异与运用。