摘要

電子產品正朝著更輕、更薄的形態演進，這要求3C鋰電池在保證大容量、高能量密度的同時，兼具小體積、輕量化的特征，這便離不開鋰電池生產中的熱壓整形。

于3C鋰電池而言，消費終端正發生著巨變，受TWS、智能穿戴、5G手機等終端市場帶動，3C類鋰電池市場不斷擴大。高工產業研究院（GGII）數據顯示，2021年中國鋰電熱壓整形設備的市場規模約為5.2億元，預計2025年將增至11.3億元，年復合增長率達21.5%。

市場擴大的同時，電子產品正朝著更輕、更薄的形態演進，這要求3C鋰電池在保證大容量、高能量密度的同時，兼具小體積、輕量化的特征，這便離不開鋰電池生產中的熱壓整形。

在3C鋰電池生產中，龐大的產線要做到高精度、高一致性，熱壓整形環節如何做到粗中有細？品控將交由誰把關？這對鋰電設備提出了新的挑戰，不少設備商將目光投向自動化方案——遠程I/O方案。? ?

熱壓整形要求“粗中有細”

整個鋰電池生產工序復雜、體系龐大。制漿、分切到卷繞/疊片等前中段環節起到使電池雛形初現的作用。其中，熱壓整形是電芯入殼的預備，是改善電芯性能、提高電芯成品率的關鍵“把關”環節。

熱壓整形的基本過程是，將疊片完成的電芯放置在上下模板之間，然后上下模板在一定增壓缸壓力和模板溫度共同作用下使電芯定型，達到電芯厚度一致，使電芯彈性減小，提高裝芯入殼合格率。

卷繞或疊片后的電池經過熱壓整形，一方面能消除隔膜褶皺和內部空氣，降低裝芯短路率；另一方面，能使電池平整度更高，更便于電芯入殼。

深耕于電氣聯接與自動化專家——魏德米勒的自動化遠程I/O方案，作為熱壓整形設備的控制系統核心元件，憑借操作和功能兩方面的優勢大大提升了熱壓整形設備品質，縮短了交付時間，降低了總體成本。

遠程I/O方案精度把控

熱壓整形中的加壓壓力、加壓時間和模板溫度等工藝參數非常關鍵，但相互之間又互相制約。譬如，由于隔膜透氣性和極片材料的特性，要求熱壓整形壓力越小越好，時間越短越好。而另一方面，熱壓整形又必須保證達到電芯厚度及一致性的工藝要求。

因此，壓力，時間和溫度等關鍵工藝參數需要不斷優化。在此過程中，遠程I/O模塊擔負著采集工藝數據，輸出控制信號的關鍵任務，其快速準確性和運行可靠性非常重要。

位于中國華南的某鋰電自動化設備商曾考慮，如何基于自動化和電氣聯接技術，更好地完成消費鋰電池的切邊整形工序，從而幫助其下游鋰電生產商更加高效、可靠和高質量地完成下游工序乃至整個鋰電池生產流程。

該設備商采用的魏德米勒的模塊化UR20系列，寬度僅為11.5mm，包括現場總線接口模塊和多種I/O模塊，在具體使用場景中具備四大功能優勢：

操作快速而穩定：其模擬量I/O模塊可以幫助熱壓整形設備實現模板熱電偶、增壓缸壓力傳感器等現場儀表與設備PLC控制器的穩定接線和即插即用，鋰電生產商在任何時間更換電子模塊都無需改變固定布線。

靈活適應溫度：面對模板的溫度波動，UR20模塊的寬溫設計可以始終保持穩定工作，無任何功能使用的限制。

快速尋址、精準映射：通過快速刷新及功率預留功能，UR20還具有卓越的電子性能，包括快速的尋址能力及精確的映射系統進程，其高速的系統總線提供了一個數十毫秒內的快速響應時間。

靈敏診斷：每一個I/O模塊和通道上的LED狀態指示可以幫助進行可靠的診斷服務

上述關鍵工藝參數的快速采集和反饋調節提供了強大助力，使其能夠持續優化，大大提高了生產效率和裝芯合格率，減少了材料浪費。

為生產流程做減法

鋰電池生產過程所涉及的環節復雜多樣，設備在保證性能的同時，若能具備便于操作、為產線“瘦身”的優勢，也能脫穎而出。設備在安裝調試和運維過程中的靈活便利，同樣是鋰電設備制造商優化產品的重要思路。

在安裝上，魏德米勒UR20 I/O系統采用“PUSH IN”直插式接線技術，設備商只需將帶管狀端頭的導線插到壓線框底部便可完成接線，相比傳統的接線方式節約時間高達50％，而且單排結構的設計能夠有效減少接線錯誤，從而減少了設備和系統的啟動時間。

在配置調試上，UR20的模擬量模塊，可以做到單模塊最大８路，并且輸入輸出模塊電壓和電流方式可選，根據現場的輸出要求，該設備商只需在同一個模塊上進行設置即可，從而在備貨和配置方面獲得極大的便利性和靈活性。

不管是在系統調試或者運行以后，UR20集成的web服務器還能夠讓設備制造商使用任何標準的IE瀏覽器來運行遠程診斷，大大提高了運維效率和減少了維護成本。

依托于消費終端，3C鋰電池市場穩步向前。終端產品的快速迭代倒逼鋰電設備性能不斷適應需求的變化、環境的不穩定。基于像魏德米勒UR20分布式I/O系統的自動化核心技術，牢筑設備品質把關防線，將是設備市場競爭力中的重要抓手。

審核編輯：劉清