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电池负极喷涂设备技术解决方案----北京瑞德佑业科技有限公司

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本方案数据基于理想环境理论计算,实际性能需在实际工况中测试验证,仅供参考。


一、方案概述

北京瑞德佑业科技有限公司本方案针对锂离子电池负极(石墨、硅碳等各类体系)喷涂核心工序,提供全流程一体化技术解决方案,整合自动化装备、控制技术与绿色生产理念,覆盖从原料供给、工件定位、喷涂作业到烘干固化、在线检测、成品追溯的全部环节。核心解决行业内负极喷涂存在的涂层均匀性差、原料利用率低、生产效率不足、质量管控难等痛点,确保喷涂后负极片满足电池核心性能要求,适配动力电池、储能电池、消费电池等规模化生产场景,兼顾柔性生产与环保合规,助力企业实现全流程智能化生产、降本增效,提升产品核心竞争力。

本方案所有设备配置可根据客户具体产能、负极材料规格、生产场地及工艺要求灵活调整,实际运行性能需结合现场工况测试验证,最终以双方确认的技术协议为准。具体详情18001130812


二、核心设计目标

精度管控:保障喷涂定位精准,涂层厚度与面密度均匀一致,确保负极涂层致密无缺陷,规避因涂层问题导致的电芯性能隐患,保障电池安全与循环寿命。

效能提升:较传统半自动喷涂模式显著提升产能与原料利用率,优化设备运行效率,减少人工干预,降低人力成本与物料损耗。

柔性适配:全面支持各类负极材料及不同规格基材,可快速切换产品规格,满足小批量、多品种生产需求,预留设备扩展接口,适配后期产能升级。

智能管控:构建“喷涂-监控-整改-优化”全流程闭环管控体系,实现工艺监控、异常自动预警、生产数据全程追溯,降低人工操作强度与误操作风险。

安全环保:严格符合锂电行业安全生产与环保标准,配备完善的安全防护与废气处理系统,实现绿色生产、合规排放。


三、设备整体配置及核心功能

本方案设备采用“硬件集成+软件管控+配套保障”三层架构,核心设备与辅助设备协同联动。确保整体配置贴合规模化生产需求,兼顾操作便捷性与维护便利性。

3.1 全自动喷涂主机

作为喷涂系统核心,可根据负极材料特性,灵活选择超声雾化或狭缝挤压喷涂技术,搭载高精度驱动与闭环张力控制体系,有效避免漏喷、过喷、针孔、条纹等涂层缺陷。配备自动清洗系统,可在单批次喷涂完成后自动清洁喷头,减少设备维护成本与停机时间,适配连续化规模化生产。

参数名称

参数规格

备注

喷涂方式

超声雾化喷涂/狭缝挤压喷涂(可切换)

超声雾化适配高粘度浆料,狭缝挤压适配对溶剂挥发敏感的浆料

喷涂压力

0.2-0.5MPa

压力波动≤±0.01MPa,避免产生条纹状缺陷

喷涂速度

1.5-10m/min

可无级调速,与烘干温度联动配合,适配不同材料特性

重复定位精度

≤±0.1mm

采用伺服电机驱动,配合视觉定位校准

喷头数量

2-4个(可扩展)

可根据产能需求灵活增加,喷头间距可调节

喷头清洗方式

自动清洗+手动辅助清洗

单批次喷涂完成后自动清洗,避免喷头堵塞,清洗时间≤5min/

适配基材宽度

300-1000mm

支持定制,最大可适配1000mm幅宽,满足单线5-8GWh产能需求

涂层厚度范围(干膜)

40-400μm

可根据电池设计需求调节,厚度调节精度≤±0.5μm,双面误差≤±3μm[4]

超声频率(超声雾化型)

20-40kHz

高频振动打破颗粒团聚,提升涂层均匀性15%以上

模头间隙(狭缝挤压型)

为目标涂层厚度的1.5

如目标厚度100μm时,间隙设为150μm,保障涂层均匀性

电源规格

380V/3PH/50Hz

功率≤15kW,运行稳定,能耗可控

3.2 自动化输送与定位系统

由AGV自动搬运设备、高精度输送线、视觉定位相机及柔性夹紧机构组成,实现负极基材从原料转运、上料到喷涂工位、成品转运的全自动化流转。视觉定位系统可实时捕捉基材位置并自动调整偏差,夹紧机构采用柔性设计,确保喷涂过程中基材无位移、无褶皱,为喷涂提供保障。

3.3 在线检测与分拣系统

集成涂层检测、视觉缺陷检测及自动分拣机构,实现喷涂后负极片的实时检测与智能分拣。可精准识别涂层质量及表面各类缺陷,自动分拣合格成品、不合格品及疑似品,检测数据实时上传管控系统,构建质量闭环,杜绝不合格品流入下一工序。

3.4 烘干固化系统

采用分段式热风干燥技术,分为预热、恒速、冷却三个阶段,温度与风速可根据材料特性自动调节。实时监测极片湿度,确保涂层溶剂充分挥发,保障涂层附着力与致密性,避免涂层开裂、脱落、结皮等问题,实现烘干与喷涂工序无缝衔接。

3.5软件管控系统

采用PLC可编程逻辑控制器与MES系统深度集成,构建数字生产中枢。可实现设备协同联动、工艺参数设置与调用、生产数据采集与存储,支持异常声光报警与远程预警,实现生产过程透明化、管控智能化,便于工艺优化与质量复盘。


四、核心工艺流程

结合设备配置与锂电行业负极生产标准,制定标准化工艺流程,遵循“单环节校准→多环节联动→全流程验证”的原则,确保喷涂稳定可控。

4.1 工艺流程图

原料准备与供给 → 自动上料与定位 → 基材预处理(电晕+整平) → 自动化喷涂 → 烘干固化 → 在线检测与分拣 → 成品转运与数据追溯

4.2 各环节核心要求

原料准备与供给:确保负极浆料无杂质、粘度稳定,经多级过滤后连续输送至喷涂主机,避免浆料沉淀、分层,保障喷涂原料性能一致。

自动上料与定位:通过AGV实现基材自动转运,经输送线整平后匀速输送,视觉定位系统确保基材位置精准,夹紧机构保障喷涂过程无位移。

基材预处理:对负极铜箔进行电晕与整平处理,增强涂层与基材的附着力,消除基材褶皱,保障涂布基底平整,提升喷涂均匀性。

自动化喷涂:根据材料特性选择合适喷涂方式,按预设参数精准喷涂,实时调整相关参数,避免各类喷涂缺陷,确保涂层均匀致密。

烘干固化:通过分段式烘干工艺,合理控制温度与风速,确保涂层溶剂充分挥发,保障涂层附着力,防止极片卷曲、变形。

在线检测与分拣:实时检测涂层质量与表面缺陷,自动分拣不合格品,检测数据同步上传管控系统,实现质量闭环管控。

成品转运与数据追溯:合格成品由AGV自动转运至成品仓库,MES系统汇总全流程生产数据,形成可追溯档案。

五、设备安装与调试要求

5.1 安装环境要求

车间环境:保持恒温恒湿、无粉尘、无腐蚀性气体,地面平整,避免振动干扰,防止影响设备运行精度与涂层质量。

电源要求:提供稳定电源,配备独立接地,满足设备整体运行功率需求,避免电压波动损坏设备。

场地要求:预留充足的设备安装、操作及AGV转运空间,确保车间通风良好,配备应急通道,满足安全生产与操作需求。

5.2 调试流程

单机调试:逐一调试各设备运行状态,确保空载运行正常,重点校准核心部件精度,保障各设备单项性能达标。

联动调试:将所有设备联动运行,模拟生产流程,优化设备协同性,确保各工序同步匹配,无卡顿、无异常报警。

试生产调试:采用实际负极材料进行试生产,检测涂层质量与成品合格率,微调工艺参数直至满足规模化生产要求。

参数校准:定期对检测设备、定位部件及核心参数进行校准,保障设备长期稳定运行,确保喷涂质量一致性。

北京瑞德佑业科技有限公司

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