廣東智子段臻：數字化交付體系加速動力電池產業“蝶變”
在全球汽車電動化轉型的背景下，動力電池全產業鏈快速迭代發展，正在加速產業蝶變。其中，電池材料有著復雜的工藝流程且變化迅速，對裝備制造企業也提出了更為嚴苛的要求。
圖為廣東智子智能技術有限公司技術總監段臻發表演講
日前，在第八屆動力電池應用國際峰會(CBIS2023)上,廣東智子智能技術有限公司(簡稱“廣東智子”)技術總監段臻表示，“作為一家流程工業領域的裝備制造商，我們借用了材料學四要素的概念，即從材料的使用性能、結構成分、性質及合成加工四個維度分析一種材料，我們將自己定位于專注材料行業的合成與加工方向。”
一種材料從科研單位的試驗線到企業客戶的中試線，再到量產線，離不開裝備制造企業的裝備系統解決方案。如何才能更好地創造價值，智子智能給出的答案是在工藝技術革新上，尤其重視對材料的深刻理解，掌握材料特征，提升工藝應用價值。
01
“卷”向技術創新和進步
今年以來，整個動力電池行業最大的特點就是“卷”。但顯然，市場在經歷“爆發式”增長后，競爭必然進入白熱化階段，同時也將孕育技術的創新與進步。
段臻指出，材料創新變化是非常明顯的趨勢，比如在負極材料領域，更多地從石墨轉向硅碳/硅氧負極和硬碳材料;在正極材料領域，則向磷酸鐵錳鋰、高鎳三元、鈉電層狀氧化物等技術材料方向變化。
據段臻介紹，為應對材料的創新變化，智子智能依托國內領先的二向箔實驗室體系優勢，將實驗室作為企業科技創新發展的重要組成部分，為關鍵核心技術攻關提供有力支撐。
· 材料測試實驗室：針對固、液態材料樣本，采用顆粒度測試儀、粉體流動性綜合測試儀、光學顯微鏡、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行測試，提供精準的實驗數據結果，通過全面的測試數據報告，賦能企業優化粉體系統設計，加快落地生產進程。實驗室除了具備極片制作能力以外，還能夠與高校開展產學研合作，完成電池制作和檢測等一系列工作。
· 粉體工程實驗室：采用物料自動化仿真實驗，模擬出實際的生產環境，有效規避生產風險。目前，該實驗室可提供輸送、造粒、混合及包覆等工程實驗。
· 流程工業實驗室：專注于產線的數字化、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工藝已非常成熟，若想在此基礎上進一步優化提升，高效應對市場變化，則需在技術上有所創新和突破。
段臻介紹，廣東智子從工藝角度對設備的模塊化配置進行了深度解讀，并創新提出“高級工作包”的概念。
具體來講，廣東智子對工藝模塊進行分解的同時，也對其中的設備技術點進行分解。如后處理模塊，技術點是高效除磁技術、篩分技術、無人化全自動包裝技術、全自動打包技術及智能物流等。與之相匹配的是粉體后處理設備模塊，經拆解后，包含除磁模塊、篩分模塊、粉碎模塊、批混模塊、全自動包裝模塊及物流模塊。
同樣，電池的前段制漿線，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”，即根據項目進度、特殊需求及施工區域等條件來定制交付路線圖，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***付;
3、新項目存在工序和產能上的不確定性因素，預留接口;
4、項目為原有產線的改造、產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行拆解。以一條正極材料固相法產線為例，其存在兩個不確定性。一是在后處理階段有批混工序，開始時不能確定后續是否會上;二是產能存在不確定性，在篩分和除磁工序，需要為后續的產能擴建預留接口。智子智能在前期設計階段則會將這兩個不確定因素定義為一個高級工作包。
緊接著，將高級工作包進行分解，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。企業需求的不確定性在后期的逐步交付過程中，所有環節均可實現可控。比如在原先的正常交付周期內，高級工作包可根據產線的交付進度隨時進場施工，同時，預制模塊也提供了很好的進場交付保證。
02
數字化交付體系加速動力電池產業“蝶變”
在智能制造趨勢下，數字化交付體系將賦能產線的大規模制造，提升交付成果質效。廣東智子深研產業工藝路線，所提供的數字化交付體系基本覆蓋項目的整個生命周期。
工藝包設計方面：段臻表示，依托二向箔實驗室平臺，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，在產線調試完成后，即可做到熟練工上崗。
設備資產維護方面：在整個產線交付運維過程中，對產線的改造、擴建甚至報廢提供支持，做到對設備資產的終身維護。
值得一提的是，在運營維護方面，廣東智子使用數字孿生系統進行預測性運維，綜合管理“人、機、料、法、環、測”六要素，提升信息檢索、部門溝通、產線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，致力于成為全球領先的物料處理技術服務公司，為客戶提供專業的EPC數字化、智能化的物料處理系統解決方案。目前，客戶群體主要覆蓋新能源、新材料、精細化工及食品醫藥四大領域。
當前，在全球汽車產業加速變革下，動力、儲能電池市場即將進入TWh時代，高品質、高效率及大規模的制造和交付成為產業趨勢。廣東智子結合工業智能應用和先進制造技術，已經將材料測試、中試熟化和規模化量產進行全鏈條覆蓋，下一步公司將加強產業鏈的協同聯動，持續助力電池及材料在大制造時代迭代“升維”。
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