推動電動汽車全速前進：提高電池單元摺叠的吞吐量

電池單元生產及其流程的開發還遠遠沒有完成。為加快電池單元的生產，柏林工業大學開發出了一項電池單元的摺叠流程，提高了吞吐速率。但隨著機器與流程速度加快，對自動化技術的要求也相應提高。SICK感測器在應對此類要求方面將起到關鍵作用。

電池技術——電動汽車的核心

到2030年，生產的大部分乘用車將是電動汽車。因此，電池單元的生產能力在不斷提高，並且目前預計的對電池單元工廠的投資，已經超出了2022年全球產量的數倍之多。

電池單元生產的一個核心流程是電極薄膜與分離器的加工。不同類型的單元，將應用不同的流程。其中包括捲繞薄膜幅面，用於製造所謂的「Jelly Rolls」（極芯）。在此採用了多種堆叠流程，將單個陽極、陰極與分離器組合成電池堆。捲繞流程具有速度高、流程穩定的特點。而堆叠電池單元對電池的電氣效率具有優勢。這兩項流程相結合，即構成所謂的Z字叠片。它是在即將摺叠前，將單個電極片與分離器相連。

堆叠速度高構成核心挑戰

在改進電池單元堆叠與Z字叠片的過程中，提高堆叠速度構成了核心挑戰。柏林工業大學工具機與工廠運作研究所處理和組裝技術專業的Franz Dietrich教授帶領了一隻團隊，研究如何應對這一挑戰。其中的一項任務設置是：流程加速不得對精確放置堆叠的電極片的準確度產生不利影響。

傳統的替代性流程採用的是按順序拾取和放置的操作。柏林工業大學與之相反，開發了一項連續的流程：從拾取和搬運電極片，到將其定位並校準。與之前常見的流程相比，預計今後的物料輸送進給速度將恆定高達2,000 mm/s，從而大幅提高生產效率。

超越自動化技術的極限

但是，如果採用傳統的自動化技術，可能無法實現如此高的設備速度。要想在連續進給過程中對單個電極片進行定位與校準，無法用可編程邏輯控制器的同步信號以普通方式採集感測器資料。但是SICK感測器卻能解決此問題。

柏林工業大學處理和組裝技術專業的研究小組負責人Arne Glodde博士對此介紹說：「我們將SICK的高速檢測感測器與Beckhoff的XFC技術時間標記結合起來，擺脫了用可編程邏輯控制器的同步信號採集資料，並發揮了感測器的最大速度。」

為此用到了兩項SICK感測器解決方案：WLL180T-2光纖型感測器的開關頻率高達31.2 kHz，因此反應時間≤ 16 µs。此外，光纖型感測器還能整合在較小的安裝空間內。

利用SICK的KTS Prime對比感測器甚至還能進一步提高量測解析度與進給速度：開關頻率高達70 kHz，因此反應時間可短至3 µs。在柏林工業大學開發的流程中，使用了由光纖型感測器或KTS Prime對比感測器組成的感測器對。由此可檢測進給方向上的電極片位置及電極片前端邊緣的角度，必要時進行校正。

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