6.3.1　电池极片称重分选装置的现状分析

我国锂电池生产数量日益提高，在国际国内市场所占比例逐渐增大，这一切与我国锂电池的生产工艺的提高及生产技术的逐步深化有着密切的关系。但是，在锂电池极片称重分选方面，大多数锂电池生产厂家利用电子天平手动对其进行称重分选，工作量相当大，生产效率低，而且不能较好地保证分选精度。因此，针对锂离子电池制片工艺中的正负极片称重分选方式进行研究，探索具有高精度、使用方便、工作可靠及自动化程度高等特点的称重分选方式，将提升锂电池厂家的生产效率，大幅增加厂家的市场份额。

我国在电池极片生产工艺设备方面与国际先进水平相比差距仍然很大，锂离子电池的生产设备仍比较落后，停留在手工生产阶段，生产效率比较低，成本高，远不能满足大批量的生产要求。尤其在电池极片分选机研究方面，起步晚，技术落后，目前成型的产品较少，主要是借鉴国外先进技术，根据生产需求进行改进，所以研制的大多数极片分选系统都还停留在低级水平，各项性能指标仍有待提升。例如，合肥安科光电和核工业理化工程研究院均自主研发了分选设备，较好地实现了分选功能，但是相比国外分选机，各项性能指标仍存在一定差距，尤其为了提高分选机的分选速度，一些电池自动分选设备采用矩阵式排列机械手、多并联机械手，以及多工位、多托盘同步进行分选的强化措施，但是最快速度只能达到60～90个/秒，这也只是一个最佳的理论速度。由于这种设备造价很高，所以限制了在电池行业的产业化推广。

随着科学技术的快速发展，在电池的使用过程中，对电池总体的稳定性要求提高了很多，这就要求电池极片的容量、性能、质量一致性要好，因为电池极片的一致性直接影响着电池的使用寿命。因此，在电池生产过程中，电池极片一般需要按重量进行分档，即将电池的正负极片逐片进行称重，称出之后剔除超重或偏轻的极片，并将符合要求的极片按重量级别分成若干档，分别收集。在国内，大部分企业的极片分选工艺过程都是使用人工用电子秤进行分选，然后再对极片进行分档，放入规定的集料箱中。这个过程虽然简单，但是称重分选的质量与人的情绪、体力、行为状态等有很大的关系。当一个人反复进行称重分选的时候，情绪会变得烦躁，注意力会变得不集中，在分选的过程中会出现误选的情况，如不同档次的极片可能放入同一集料箱中，并且由于长时间的分选极片，工人容易疲劳而导致分选效率下降。而且，电池极片中存在对人体有害的物质，如果人工直接接触电池极片会对人的健康造成威胁。

但也有一小部分大型的企业使用自动化的称重分选装置进行分选工艺过程。其主要的工作流程如下：供料装置进行供料，搬运装置将电池极片从供料装置上抓起放到称重装置上进行称重，然后再将其搬运到指定的集料箱，整个过程由控制系统协调调度。通过进行相关专利、文献的分析，可以看得出，从2010年开始，电池极片称重分选设备有了快速的发展，但是仍然存在着不足。

不足之处包括：①目前的电池极片称重分选机的作用对象主要是近方形电池极片，不适用于矩形电池极片。如今的动力电池极片长度大于1m，因此目前的设备对于如50mm×1200mm规格的极片就无能为力了。②工作效率低，主要是由抓料的搬运装置动作过多、运动过慢导致的。③装置的结构和分选步骤复杂。④称重不够精确。

上述电池极片称重分选机所存在的问题，大大制约了电池产业的发展，因此对于电池极片称重分选装置的创新设计刻不容缓。本节主要是根据第4章基于功能进化的产品功能设计过程模型，对电池极片称重分选机进行创新设计，使其克服现有的不足，高效、准确地进行电池极片的称重与分选。