锂电涂布机技术革新——伺服间歇阀的应用
时间:2015-05-15 09:33来源:高工锂电网 作者:崔凤娇
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从挤压式涂布国产化开始至今，国内挤压式涂布机技术的发展可谓突飞猛进，大有赶超日韩设备制造企业的势头。
伴随着挤压涂布机技术的发展，国内挤压涂布机的市场普及率也是步步攀升。从2015年上半年的涂布机采购种类来看，挤压式涂布机的市场占有率已达70%，特别是大中型锂电池企业和新成立的动力电池生产企业，几乎全部采用挤压式涂布机。
挤压式涂布机的核心部件之一是间歇控制阀。挤压式涂布机实现间歇涂布的功能，完全靠间歇阀的控制实现，而间歇涂布的尺寸精度、涂布厚度的纵向一致性控制，也都靠间歇阀的控制、调节精度来保证。
目前国内外均采用气动控制阀，其成本低、维护及控制简单。但由于气缸的速度精度低，易受到外部因素的干扰，比如气压的变化、密封圈摩擦力的变化均会影响间歇阀开闭的速度，从而导致间歇涂布的尺寸发生漂移(如图表1)、涂布头尾厚度偏差不稳定。
图表1 采用气动阀可能出现的尺寸漂移现象
另外，对于间歇涂布中经常出现的头部、尾部厚度与标准工艺值有偏差的情况(以头部偏厚居多)，使用气动阀时，往往采用手动调节气缸的限流器开度，从而调节气缸运行速度来进行修调。由于没有量化的刻度和数值，完全靠现场作业人员的经验和目测，这就对设备操作、维护人员的操作能力和经验要求比较高。随着外部因素的影响，气缸速度发生波动时，还需重新进行调整。
综上所述，由于抗外部干扰能力差，导致气动间歇阀的稳定性差、自动化程度低，需要操作人员的时时干预调整，才能达到工艺要求的精度。针对上述情况，国产伺服间歇阀系列产品经研发推出。所谓伺服间歇阀，即将原间歇阀的气动驱动方式改为伺服驱动方式，目前已成功验证的产品包括：直线伺服间歇阀、伺服凸轮间歇阀和伺服齿轮齿条间歇阀三种，其中以直线伺服间歇阀的表现尤为优异。
伺服电机的特性是速度精度高、稳定性好，不受外部环境的影响；可控性强，可以实现参数化控制。这些特性正好克服了气缸的缺点，使伺服间歇阀具备了以下优点：
1.速度精度高，动作稳定好，从而使间歇涂布的尺寸精度大大提高，不会因为间歇阀的动作速度不稳而出现尺寸漂移的情况(如图表2)。
图表2 采用伺服间歇阀涂布的尺寸分布图
2.可实现人机界面控制，调节参数化，提高了间歇阀的自动化程度。针对间歇涂布头尾厚度修调方法，直接在触摸屏上修改伺服电机的运行速度及动作时序即可，参数可量化，因此可以形成作业参考文件，重复性和可操作性强，降低了对人为经验的依赖性。
3.伺服电机与气缸相比，使用寿命长。虽然涂布工况环境不佳，伺服电机也至少可使用5年以上，但气缸在频繁、高压运动的情况下，使用寿命不足1年。
由于伺服间歇阀相较于气动间歇阀优势明显，对涂布产品精度有质的提升，未来一定会在挤压式涂布设备上大量应用，是挤压式涂布机核心技术的革新，将会给锂离子电池涂布精度和涂布设备的自动化、智能化带来里程碑式的提升。
目前，在日韩等锂电池设备强国尚未有伺服间歇阀的概念，国产伺服间歇阀的推出是国内锂电池涂布设备自主研发的重要体现，是超越日韩锂电池涂布设备的技术亮点之一。
【汪正堂 深圳市浩能科技有限公司设计部经理】
(责任编辑：王杰)
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