在全球能源轉型浪潮中,圓柱電池憑借其標準化程度高、生產效率優(yōu)、成本控制佳等特性,在新能源汽車和儲能領域占據(jù)著重要一席。然而,將數(shù)以千計的標準化圓柱電芯可靠、高效地組合成性能杰出的電池模組與電池包,卻是一項極具挑戰(zhàn)的系統(tǒng)工程。深圳比斯特自動化設備有限公司推出的2113B電池組半自動生產線,正是在這一背景下應運而生的關鍵解決方案,它巧妙地平衡了自動化效率與工藝柔性,為業(yè)界提供了一條從單個圓柱電芯邁向成組高精度生產的可靠路徑。
BT-2113B儲能/動力電池組半自動生產線
一、圓柱電池成組的高精度困境
圓柱電池的成組生產,遠非簡單的物理堆疊。其挑戰(zhàn)難點在于如何在規(guī)?;a中實現(xiàn)“電-機-熱”三個維度的高度一致性:
電連接精度困難:成百上千個電芯需要通過點焊工藝實現(xiàn)串并聯(lián)。焊點質量直接影響內阻與過流能力,虛焊、過焊都可能成為安全隱患。傳統(tǒng)人工作業(yè)或簡單自動化設備難以保證每個焊點的均一性,且焊接飛濺、形變控制要求極高。
機械裝配精度困難:電池模組的結構強度、散熱界面杰出、膨脹空間管理都依賴于毫米甚至微米級的裝配精度。電芯的抓取、對中、壓緊過程中,若出現(xiàn)微小偏差,輕則導致局部過熱,重則引發(fā)結構失效。尤其是對18650、21700等型號圓柱電芯,其所需的裝配力和尺寸控制更為嚴苛。
過程溯源與數(shù)據(jù)閉環(huán)困難:單個電芯的性能參數(shù)(電壓、內阻)在成組后必須被精確記錄并與模組進行身份綁定。傳統(tǒng)電芯成組缺乏全流程數(shù)據(jù)追溯,一旦模組出現(xiàn)問題,難以快速定位故障電芯,更無法進行有效的工藝反饋與優(yōu)化。
二、2113B半自動生產線技術的精妙融合
比斯特2113B創(chuàng)造性地采用了“關鍵工序自動化+人工柔性介入+數(shù)據(jù)全程驅動”的半自動模式。這一設計恰好直擊了許多電池制造商的需求,特別是面臨多品種、中批量、快速切換生產場景客戶的真實需求。
1.確?!坝仓笜恕迸c“零妥協(xié)”的高精度自動化工站
高精度電芯分選與供料單元:生產線通過高精度測量模塊(可集成內阻、電壓測試),快速對每個圓柱電芯進行“體檢”并分級。隨后,自動化供料系統(tǒng)將合格電芯以預設方向和間距準確輸送給下一工位,從源頭保證成組基礎的一致性。
視覺引導的精密堆疊與裝配:2113B通常采用伺服驅動定位機構與精密夾具,實現(xiàn)電芯方向校正、定序堆疊。由人工按照支架或模具上的排列矩陣(如經(jīng)典的“蜂窩狀”排列)完成電芯入支架、鎳片入模具,半自動輔助電芯毫米級精度的堆疊。同時,可集成壓力傳感器,在匯流排安裝或端板鎖附時實現(xiàn)恒力壓緊,確保結構穩(wěn)固與接觸良好。
自適應智能焊接工作站:針對圓柱電芯與匯流排的連接,2113B采用精密電阻焊系統(tǒng)。焊接前,視覺系統(tǒng)會再次定位,補償裝配累計誤差。焊接中,通過實時功率、波形監(jiān)控與熔深監(jiān)測,確保每個焊點的質量穩(wěn)定。焊接后,可能配備在線檢測進行快速判斷。這種閉環(huán)控制,將焊接合格率提升至全新高度。
2.賦予產線“軟實力”的人機協(xié)同柔性化設計
人工介入關鍵工藝驗證:在諸如模組樣品首檢、絕緣測試復查、復雜線束手工預裝等需要高度經(jīng)驗判斷或柔性的環(huán)節(jié),產線設計預留了工位,由操作員完成。這既降低了對自動化系統(tǒng)應對無限復雜場景的難度和成本,又發(fā)揮了人的主觀能動性。
快速換型與模塊化設計:面對不同型號(如18650、21700)或不同模組尺寸的訂單,2113B的許多部件(如夾具、載具、焊頭)采用模塊化快換設計。配合產線控制系統(tǒng)的配方管理功能,切換產品型號所需的時間被大幅壓縮,完美適應了中批量、多品種的柔性生產需求。
3.構建制造數(shù)據(jù)流貫穿的數(shù)字化內核
全流程單電芯數(shù)據(jù)追溯:每個電芯從投入時的身份碼(條碼等)開始,其關鍵參數(shù)、檢測結果、經(jīng)歷的焊接參數(shù)、被裝配入的模組編號、在模組中的位置等數(shù)據(jù),全部都被系統(tǒng)記錄并關聯(lián),形成了完整的數(shù)字化檔案。
實時監(jiān)控與工藝預警:在生產過程中,關鍵設備的運行參數(shù)(如焊接能量、壓裝力值)、檢測數(shù)據(jù)實時上傳數(shù)據(jù)庫及制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)。系統(tǒng)可設置統(tǒng)計過程控制(SPC)界限,一旦檢測到運行趨勢異常,將會立即觸發(fā)預警,實現(xiàn)從“事后檢驗”到“事前預防”的轉變。
在動力電池邁向“TWh時代”的宏大敘事中,比斯特2113B電池組半自動生產線扮演著一個務實而關鍵的角色。它聚焦于解決“高精度”與“可落地”這一矛盾,采用精密的自動化單元確保產品硬質量,用巧妙的人機協(xié)同擁抱市場柔性需求,用貫穿始終的數(shù)據(jù)流構建持續(xù)改進的智慧。
審核編輯 黃宇
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