“卓越品質 ，簡單智能。”

 

自1872年進入中國，西門子已經發展成為中國社會和經濟不可分割的一部分，西門子的電氣化、自動化、數字化已經融入中國的許多行業。那么，對于新興而又處于“飛速增長”中的國內鋰動力電池產業，西門子打造的數字化工廠又會給鋰電行業帶來哪些改變？鋰電池生產將怎樣變得智能？這是值得每一個鋰電池企業關注的！

 

 

制造業數字化已是全球共識。新產品必須盡快上市；客戶需要個性化產品；瞬息萬變的市場需要提高生產靈活性；需要持續提高生產效率，不斷縮短開發時間，并高效利用資源和能源；而且，還必須確保并持續提高產品質量。這些現實需求都要有數字化工廠的幫助才可以更快實現。

 

鋰電池的制造工藝較為復雜，工序繁多，主要包括正負極漿料制備、極片漿料涂布、正負極片輥壓、正負極制片及電池裝配等環節，每道工序都會影響電池的性能。但目前，國內電池制造企業很難把控每道工序的各個細節，以達到較高的一致性。

 

以涂布環節為例，在涂布中常常出現的問題是：原料污染、涂布工藝不穩定、操作不規范、干燥程序設置錯誤等，這些問題常常會造成極片出現以下問題：

 

涂布過程中，來自于漿料內的氣泡容易在極片上形成白色圓斑，導致此處活物質涂層較薄，在電池充放電過程中也最易造成微短路；極片中有異物存在時，顆粒周圍涂膜處是低表面張力區域，液膜向周圍呈發射狀遷移，形成點狀缺陷；另一個較為普遍的問題是厚邊缺陷，由于漿料表面張力的驅使，使漿料向極片邊緣無涂覆處遷移，烘干后便形成厚邊（如圖）。這種缺陷對后續的分切、卷繞過程也會產生很大的影響，并最終影響電池的使用壽命和安全。

 

 

圖為厚邊缺陷示意

 

而生產過程中碰到的這些問題都是可以通過數字化的設備進行在線檢測改進的。據西門子電池行業業務拓展經理張學峰介紹，數字化的第一步就是讓工廠的數據透明起來，方便企業通過使用統計過程控制和高級分析工具，可視化地找出產線中隱藏的問題，并及時引導作業員或者維護工程師快速解決問題。

 

西門子可通過 SIMATIC S7 模塊化控制器對涂布裝置進行快速而靈活的控制，從而保持涂布具有150-300μm（誤差僅為 1μm）的一致厚度，并能夠使涂布工藝以高達100 m/min的速度進行靈活的雙面、間歇帶式涂布。同時，SINAMICS DCC標準應用程序負責對各個卷繞機進行控制，可以方便地參數化設置例如用于設定點系列、帶張緊控制功能的卷繞機等標準應用，在生產過程中同步優化整個企業流程。

 

除了利用數字化解決方案使鋰電池生產過程更簡單更智能，西門子在產線建設前期也做足了功課。

 

作為工業4.0最初的發起者和重要的構建者，西門子率先在市場上提出“數字化雙胞胎”模型概念，通過數字化助力企業整合橫向和縱向價值鏈，為工業生態系統重塑和實現工業4.0構筑了一條自下而上的切實之路。

 

更通俗地說，“數字化雙胞胎”就是仿真模擬一些工廠的實際操作空間（如生產線），仿真得非常真實而精確，它可清晰地告訴我們，最終這個系統是否在現實當中能承受各種條件，取得成功。從而幫助動力電池企業在實際投入生產之前即能在虛擬環境中優化、仿真和測試，最終實現高效的柔性生產、實現產品快速創新上市，鍛造企業持久競爭力。

 

當然，面向即將到來的工業4.0時代，人始終是整個價值鏈的關鍵，勞動力將被從基礎勞動中解放出來，投入到更有價值的創新、規劃、協調工作當中去。西門子中國研究院的數字化工廠專家趙雄飛也指出，“許多工廠的各級員工往往都不具備相應的技術和管理能力。技術可以購買，流程也可以規范，而人才的缺乏將是制約中國企業邁向工業4.0的最大障礙。”這與目前國內鋰電人才緊缺的現狀是一致的。

 

而西門子作為一個負責任的企業公民，十余年來，一直致力于將德國先進的工程人才培養經驗介紹到中國，攜手中國國家教育部、全國高校和職業院校，推出了一系列人才發展計劃，培養創新型工程人才，助力中國制造業的轉型升級。

 

中國已進入了經濟“新常態”格局，制造業作為中國最重要的經濟支柱，正在面臨著前所未有的挑戰。國內鋰電產業同樣面臨著由粗放式發展向集約化、標準化發展的強烈訴求，自動化、數字化、智能化無疑將使這一過程變得簡單智能。