廣東智子段臻：數字化交付體系加速動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)“蝶變”
在全球汽車(chē)電動(dòng)化轉型的背景下，動(dòng)力電池全產(chǎn)業(yè)鏈快速迭代發(fā)展，正在加速產(chǎn)業(yè)蝶變。其中，電池材料有著(zhù)復雜的工藝流程且變化迅速，對裝備制造企業(yè)也提出了更為嚴苛的要求。
圖為廣東智子智能技術(shù)有限公司技術(shù)總監段臻發(fā)表演講
日前，在第八屆動(dòng)力電池應用國際峰會(huì )(CBIS2023)上,廣東智子智能技術(shù)有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“廣東智子”)技術(shù)總監段臻表示，“作為一家流程工業(yè)領(lǐng)域的裝備制造商，我們借用了材料學(xué)四要素的概念，即從材料的使用性能、結構成分、性質(zhì)及合成加工四個(gè)維度分析一種材料，我們將自己定位于專(zhuān)注材料行業(yè)的合成與加工方向。”
一種材料從科研單位的試驗線(xiàn)到企業(yè)客戶(hù)的中試線(xiàn)，再到量產(chǎn)線(xiàn)，離不開(kāi)裝備制造企業(yè)的裝備系統解決方案。如何才能更好地創(chuàng )造價(jià)值，智子智能給出的答案是在工藝技術(shù)革新上，尤其重視對材料的深刻理解，掌握材料特征，提升工藝應用價(jià)值。
01
“卷”向技術(shù)創(chuàng )新和進(jìn)步
今年以來(lái)，整個(gè)動(dòng)力電池行業(yè)最大的特點(diǎn)就是“卷”。但顯然，市場(chǎng)在經(jīng)歷“爆發(fā)式”增長(cháng)后，競爭必然進(jìn)入白熱化階段，同時(shí)也將孕育技術(shù)的創(chuàng )新與進(jìn)步。
段臻指出，材料創(chuàng )新變化是非常明顯的趨勢，比如在負極材料領(lǐng)域，更多地從石墨轉向硅碳/硅氧負極和硬碳材料;在正極材料領(lǐng)域，則向磷酸鐵錳鋰、高鎳三元、鈉電層狀氧化物等技術(shù)材料方向變化。
據段臻介紹，為應對材料的創(chuàng )新變化，智子智能依托國內領(lǐng)先的二向箔實(shí)驗室體系優(yōu)勢，將實(shí)驗室作為企業(yè)科技創(chuàng )新發(fā)展的重要組成部分，為關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)提供有力支撐。
· 材料測試實(shí)驗室：針對固、液態(tài)材料樣本，采用顆粒度測試儀、粉體流動(dòng)性綜合測試儀、光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡及漿料穩定性測試儀等精密儀器，對物料的各項性能進(jìn)行測試，提供精準的實(shí)驗數據結果，通過(guò)全面的測試數據報告，賦能企業(yè)優(yōu)化粉體系統設計，加快落地生產(chǎn)進(jìn)程。實(shí)驗室除了具備極片制作能力以外，還能夠與高校開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研合作，完成電池制作和檢測等一系列工作。
· 粉體工程實(shí)驗室：采用物料自動(dòng)化仿真實(shí)驗，模擬出實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境，有效規避生產(chǎn)風(fēng)險。目前，該實(shí)驗室可提供輸送、造粒、混合及包覆等工程實(shí)驗。
· 流程工業(yè)實(shí)驗室：專(zhuān)注于產(chǎn)線(xiàn)的數字化、智能化和信息化的改造升級。
眾所周知，磷酸鐵鋰固相法的生產(chǎn)工藝已非常成熟，若想在此基礎上進(jìn)一步優(yōu)化提升，高效應對市場(chǎng)變化，則需在技術(shù)上有所創(chuàng )新和突破。
段臻介紹，廣東智子從工藝角度對設備的模塊化配置進(jìn)行了深度解讀，并創(chuàng )新提出“高級工作包”的概念。
具體來(lái)講，廣東智子對工藝模塊進(jìn)行分解的同時(shí)，也對其中的設備技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行分解。如后處理模塊，技術(shù)點(diǎn)是高效除磁技術(shù)、篩分技術(shù)、無(wú)人化全自動(dòng)包裝技術(shù)、全自動(dòng)打包技術(shù)及智能物流等。與之相匹配的是粉體后處理設備模塊，經(jīng)拆解后，包含除磁模塊、篩分模塊、粉碎模塊、批混模塊、全自動(dòng)包裝模塊及物流模塊。
同樣，電池的前段制漿線(xiàn)，包含物流模塊、拆包投送模塊、配料模塊、混合分散模塊及管道輸送模塊，而其中的核心工藝模塊是混合分散模塊。目前，市場(chǎng)上使用最多的是雙行星設備適配，以及雙螺桿、高速分散模塊的適配。在此基礎上，智子智能升級出“高級工作包”，即根據項目進(jìn)度、特殊需求及施工區域等條件來(lái)定制交付路線(xiàn)圖，包含施工區域內的施工工作包、設計工作包、采購工作包及安裝工作包等。
定制條件：
1、單工作包為一個(gè)施工班組1~2周的安裝工程量;
2、新項目分部交付、交叉交付或非線(xiàn)***付;
3、新項目存在工序和產(chǎn)能上的不確定性因素，預留接口;
4、項目為原有產(chǎn)線(xiàn)的改造、產(chǎn)能擴建及工序改建等情況。
據段臻介紹，工作流程是從項目的設計階段對高級工作包進(jìn)行拆解。以一條正極材料固相法產(chǎn)線(xiàn)為例，其存在兩個(gè)不確定性。一是在后處理階段有批混工序，開(kāi)始時(shí)不能確定后續是否會(huì )上;二是產(chǎn)能存在不確定性，在篩分和除磁工序，需要為后續的產(chǎn)能擴建預留接口。智子智能在前期設計階段則會(huì )將這兩個(gè)不確定因素定義為一個(gè)高級工作包。
緊接著(zhù)，將高級工作包進(jìn)行分解，分解為施工工作包、預制模塊安裝工作包、設計工作包及采購工作包。企業(yè)需求的不確定性在后期的逐步交付過(guò)程中，所有環(huán)節均可實(shí)現可控。比如在原先的正常交付周期內，高級工作包可根據產(chǎn)線(xiàn)的交付進(jìn)度隨時(shí)進(jìn)場(chǎng)施工，同時(shí)，預制模塊也提供了很好的進(jìn)場(chǎng)交付保證。
02
數字化交付體系加速動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)“蝶變”
在智能制造趨勢下，數字化交付體系將賦能產(chǎn)線(xiàn)的大規模制造，提升交付成果質(zhì)效。廣東智子深研產(chǎn)業(yè)工藝路線(xiàn)，所提供的數字化交付體系基本覆蓋項目的整個(gè)生命周期。
工藝包設計方面：段臻表示，依托二向箔實(shí)驗室平臺，提供材料測試、工藝放大等支持，可使工藝(包)凍結設計時(shí)間縮短30%。
裝備系統設計方面：采用1D-2D-3D-4D的一體化設計，可使裝備系統方案的響應時(shí)間縮短40%。
施工建造方面：采用高級工作包+模塊化交付，可使項目交付時(shí)間縮短30%，材料和施工成本節約15%。
人員培訓方面：引入VR+AR培訓，在產(chǎn)線(xiàn)調試完成后，即可做到熟練工上崗。
設備資產(chǎn)維護方面：在整個(gè)產(chǎn)線(xiàn)交付運維過(guò)程中，對產(chǎn)線(xiàn)的改造、擴建甚至報廢提供支持，做到對設備資產(chǎn)的終身維護。
值得一提的是，在運營(yíng)維護方面，廣東智子使用數字孿生系統進(jìn)行預測性運維，綜合管理“人、機、料、法、環(huán)、測”六要素，提升信息檢索、部門(mén)溝通、產(chǎn)線(xiàn)數據采集清洗及應用管理效率，將管理效率提升45%，非計劃宕機減少50%。
成立于2016年的廣東智子，致力于成為全球領(lǐng)先的物料處理技術(shù)服務(wù)公司，為客戶(hù)提供專(zhuān)業(yè)的EPC數字化、智能化的物料處理系統解決方案。目前，客戶(hù)群體主要覆蓋新能源、新材料、精細化工及食品醫藥四大領(lǐng)域。
當前，在全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)加速變革下，動(dòng)力、儲能電池市場(chǎng)即將進(jìn)入TWh時(shí)代，高品質(zhì)、高效率及大規模的制造和交付成為產(chǎn)業(yè)趨勢。廣東智子結合工業(yè)智能應用和先進(jìn)制造技術(shù)，已經(jīng)將材料測試、中試熟化和規?；慨a(chǎn)進(jìn)行全鏈條覆蓋，下一步公司將加強產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同聯(lián)動(dòng)，持續助力電池及材料在大制造時(shí)代迭代“升維”。
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