关于动力电池生产自动化改进的一点想法（一）
自动化的好处显而易见：效率高、综合成本低、高稳定性、受人的因素影响低等等。对于电池行业，提高自动化水平除了上述优点外还有另外一个重要因素就是可以减少对电池品质尤其是一致性的影响。因此笔者认为将自动化生产线拆解成为人+模具的生产模式已经成为历史（实际上这种模式也只是是基于当时自动线极其昂贵情况下的被动选择，而且也只在3C电池的生产上有实现的可能性。对一致性要求更高、尺寸更大的动力电池从诞生之初就对生产设备有较高的自动化水平要求，所以现在在选择动力电池生产设备时全自动化已经是默认选择。但单体设备的全自动化不等于生产过程的全自动化，目前还是有诸多人工操作的环节的）下面笔者将就电池自动化产线中可能的改进点按照生产工序的顺序简单探讨。希望能够抛砖引玉促进电池生产过程的自动化水平进一步提升。
混料工序：主要是上料环节的人工投入。目前主流的方案是采用吨袋投料的方式。相较于以前的小包装手套箱投料这种方式已经大大减少了人工操作，但还是需要人工进行拉口、剪口、套袋、夹袋、解绳这一套繁琐操作，且每袋投料完成后还需要进行残余料处理、叠袋收集的动作，会有一定程度的人员占用。以一套2GWH产能的混料系统为例，每班还是需要配备3-4人的专门投料人员。但如果仅从人工成本上来说进一步提升自动化水平没有太大必要，实际上需要关注的是这种模式下带来的另外两点问题：一是原材料损失，每袋都会有一定程度的残留，残留量和员工的操作水平、现场管控水平有较大关系；二是包装成本，吨袋包装一般采用的是铝塑膜真空封装的内包装加编织袋外包装，外包装是可以回用的，内包的铝塑膜很难回收是一次性使用。所以采用更大包装量的硬质包装是今后的改善方向，如来料直接采用槽罐车现场采用气体输送的上料方式。这样可以省去中间的存储、周转、上料过程的操作一系列环节。包装成本及材料浪费可以基本消除，顺带也降低了人工成本。这种方式从技术角度来说是可行的，但这种变革需要电池生产厂家和上料材料厂家共同完成。坦白讲在当前生产不稳地、供应关系不稳定、配方不稳定、配方需要多种材料混用的情况下还不具备实施的基础。但如果成为一个真正健康发展的产业以上的问题也都是要解决的，所以在未来存在这种可能性。新建的工厂在应该预留这种变革的空间、设施需求，比如大容积的原材料储罐。
另外还有一个混料和涂布都存在的人工操作是浆料的过滤装置更换。混料和涂布过程需要设置的浆料过滤环节超过3处，无论是滤网还是滤芯的更换都是需要采用人工操作的。除去滤网、滤芯的消耗品成本外，这个环节所造成的浆料浪费常被忽略。根据实际经验在管控很好的情况下更换滤网、滤芯带来的固定浆料浪费可以达到万分之五甚至更高的水平。按全年生产的总量来计算已经是很大的量了，非常值得关注。为解决这个问题，开发出可以自清洁无需频繁更换滤芯或滤网的的自动过滤装置是最可行的方案。业界已经有一些产品在推出，效果还不是很理想。假以时日相信可以解决。
涂布工序的目前尚未解决自动化问题主要是箔材的上料和极片的下料。目前主要采用的形式是使用电动升降车辅助操作，但因为对定位精度要求高操作起来还是很费劲的，对操作员的技能要求较高。特别是极片的下料过程，重量会进一步影响定位精度，加大操作难度同时还可能因夹头后退和卷芯的摩擦导致料卷偏斜带来极片的损伤。另外还存在长距离运送问题。为解决这些问题B和C都尝试采用过AGV和收放卷转台进行配合实现自动上下料和中转输送。但这个方式并没有持续推广。原因：1对AGV的精度要求较高，要在载重近1吨重的卷料情况下在三个方向的定位精度控制在1mm以内，还是在没有考虑卷芯加工误差、涂布机转塔定位误差、夹头形变的情况下。这也就意味这能够符合要求的AGV价格不菲，单台价格超过100万人名币，成本确实不合算。2是没有很好的物流规划（空间紧张也是限制因素）、不可减少的人员操作如卷材上贴接带所需要的胶布从而导致AGV和操作员在同一空间交叉作业，这会极大影响AGV的运行效率，反而不如使用电动升降车方便。随着技术的发展、市场规模的扩大符合要求的AGV成本也将会降低，加之合理的产线布局规划，这种模式在未来还是可行的。当前阶段可以考虑的方向是将这个过程分解：即AGV进行长距离输送（主要是箔材），不直接和涂布机对接，而是采用辅助支架进行一次中转，这样对AGV的精度不会有较高要求，这种AGV产品的技术已经很成熟，也足够便宜。中转支架到涂布机转台之间的输送采用天轨吊装的方式进行点对点的顶点输送模式解决X\Y方向的定位问题，在转塔上按照辅助定位夹具解决Z方向的定位问题。
辊压、分切的问题和涂布类似解决方案也基本一致。如果在空间布局上辊相邻布置，可以考虑从前工序收卷到后工序放卷之间共用天轨吊装的定点输送模式，省略掉工序间的中转运输。另外也有一种尝试是一体机的模式即两台机器连通省略掉中间的收卷和放卷。这种方案我个人是不推荐的。两个工序对于极片张力、纠偏等的控制要求不同，串在一起很难找到平衡点。且分切后的工序对于要求卷径更低，意味着分切工序会有更多的收卷换卷，串在一起也会降低整体稼动率。模切、卷绕/叠片工序涉及到的主要是小卷极片上料问题，因为卷较小操作相对容易，但是也涉及到上料过程中的定位问题。C公司展示的送料小车采用悬臂轴滑动轴运送卷料和放卷轴直接对接的方式是很好的解决方案，值得推广。同样的方式也适用于分切小卷的下料。需要注意设备上应做对应的设计，同时设置辅助定位工装降低对送料小车操作精度的要求。
装配工序涉及到的改进点也是结构件的上料问题。自动装配线对应结构件来料的定位精度有较高要求，而来料基于包装成本和运输成本的考虑多采用软质包装，主要作用是保护结构件运输过程不受损。所以在上料之前需要进行包装的转换，转至可实现定位的专用料盒，再由料盒直接上料。对这个问题解决思路也是将对物料的定位要求进行分解，一部分由来料包装保证，上料时直接采用来料包装，设备上在辅助其他定位机构，弥补来料包装定位上的不足。这样依然可使用轻质的来料包装。增加的成本可通过循环使用的方式来消除。
装配之后的工序都是成品电芯的中转和输送，电芯采用托盘、夹具组合后整体输送的模式，工序间的串联采用自动物流输送线的模式。正常生产过程中不涉及人工操作。有的话一般是不良品的处理。需要关注的点一是否能减少甚至消除中间料盘的转换，这是在整线规划时需要结合工艺要求综合考虑的问题。二是不同型号电池共线输送时在途输送的电池和后工序需求不匹配时造成整线稼动率降低的问题，特别是跨厂房、长距离输送时。解决方案一是输送线的涉及要考虑用于调配的疏通之路；二是对在途输送电池型号识别和追踪精确位置。
除以上这些生产过程中的人工辅助操作改进点外。电池生产自动化还涉及到的另一个层面的改进点是提高设备自身的自动控制水平，主要是结合检测装置实现闭环控制，这个层面的主要目标是保障产品品质降低不良。在这方面存在的改进点之后再进行详细分析（待续…）