鋰電涂布機技術革新——伺服間歇閥的應用
時間:2015-05-15 09:33來源:高工鋰電網 作者:崔鳳嬌
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從擠壓式涂布國產化開始至今，國內擠壓式涂布機技術的發展可謂突飛猛進，大有趕超日韓設備制造企業的勢頭。
伴隨著擠壓涂布機技術的發展，國內擠壓涂布機的市場普及率也是步步攀升。從2015年上半年的涂布機采購種類來看，擠壓式涂布機的市場占有率已達70%，特別是大中型鋰電池企業和新成立的動力電池生產企業，幾乎全部采用擠壓式涂布機。
擠壓式涂布機的核心部件之一是間歇控制閥。擠壓式涂布機實現間歇涂布的功能，完全靠間歇閥的控制實現，而間歇涂布的尺寸精度、涂布厚度的縱向一致性控制，也都靠間歇閥的控制、調節精度來保證。
目前國內外均采用氣動控制閥，其成本低、維護及控制簡單。但由于氣缸的速度精度低，易受到外部因素的干擾，比如氣壓的變化、密封圈摩擦力的變化均會影響間歇閥開閉的速度，從而導致間歇涂布的尺寸發生漂移(如圖表1)、涂布頭尾厚度偏差不穩定。
圖表1 采用氣動閥可能出現的尺寸漂移現象
另外，對于間歇涂布中經常出現的頭部、尾部厚度與標準工藝值有偏差的情況(以頭部偏厚居多)，使用氣動閥時，往往采用手動調節氣缸的限流器開度，從而調節氣缸運行速度來進行修調。由于沒有量化的刻度和數值，完全靠現場作業人員的經驗和目測，這就對設備操作、維護人員的操作能力和經驗要求比較高。隨著外部因素的影響，氣缸速度發生波動時，還需重新進行調整。
綜上所述，由于抗外部干擾能力差，導致氣動間歇閥的穩定性差、自動化程度低，需要操作人員的時時干預調整，才能達到工藝要求的精度。針對上述情況，國產伺服間歇閥系列產品經研發推出。所謂伺服間歇閥，即將原間歇閥的氣動驅動方式改為伺服驅動方式，目前已成功驗證的產品包括：直線伺服間歇閥、伺服凸輪間歇閥和伺服齒輪齒條間歇閥三種，其中以直線伺服間歇閥的表現尤為優異。
伺服電機的特性是速度精度高、穩定性好，不受外部環境的影響；可控性強，可以實現參數化控制。這些特性正好克服了氣缸的缺點，使伺服間歇閥具備了以下優點：
1.速度精度高，動作穩定好，從而使間歇涂布的尺寸精度大大提高，不會因為間歇閥的動作速度不穩而出現尺寸漂移的情況(如圖表2)。
圖表2 采用伺服間歇閥涂布的尺寸分布圖
2.可實現人機界面控制，調節參數化，提高了間歇閥的自動化程度。針對間歇涂布頭尾厚度修調方法，直接在觸摸屏上修改伺服電機的運行速度及動作時序即可，參數可量化，因此可以形成作業參考文件，重復性和可操作性強，降低了對人為經驗的依賴性。
3.伺服電機與氣缸相比，使用壽命長。雖然涂布工況環境不佳，伺服電機也至少可使用5年以上，但氣缸在頻繁、高壓運動的情況下，使用壽命不足1年。
由于伺服間歇閥相較于氣動間歇閥優勢明顯，對涂布產品精度有質的提升，未來一定會在擠壓式涂布設備上大量應用，是擠壓式涂布機核心技術的革新，將會給鋰離子電池涂布精度和涂布設備的自動化、智能化帶來里程碑式的提升。
目前，在日韓等鋰電池設備強國尚未有伺服間歇閥的概念，國產伺服間歇閥的推出是國內鋰電池涂布設備自主研發的重要體現，是超越日韓鋰電池涂布設備的技術亮點之一。
【汪正堂 深圳市浩能科技有限公司設計部經理】
(責任編輯：王杰)
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