失重秤 Loss-in-Weight Scale

在電池勻漿工藝中，**失重秤（Loss-in-Weight Scale）**是用于高精度連續(xù)計(jì)量粉體、顆粒或粘稠液體（如正負(fù)極主材、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等）的核心設(shè)備，其通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)物料重量變化實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)料，確保配比精度（誤差≤±0.5%）。以下是針對(duì)電池勻漿工藝的失重秤解決方案：

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### **一、功能需求與挑戰(zhàn)**

1. **材料特性適配**  

  - **超細(xì)粉體**：納米導(dǎo)電劑（炭黑、CNT）易團(tuán)聚，需防靜電與防架橋設(shè)計(jì)。  

  - **高粘液體**：PVDF/NMP粘結(jié)劑混合物（粘度＞5000cP）需防粘附與穩(wěn)定輸送。  

  - **低金屬污染**：異物管控≤50ppm（避免電池內(nèi)短路）。  

2. **工藝痛點(diǎn)**  

  - 傳統(tǒng)容積式喂料精度不足（誤差±3%~5%）。  

  - 微量添加劑（如導(dǎo)電劑）計(jì)量波動(dòng)大（固含量偏差影響電芯性能）。  

  - 換料清洗殘留導(dǎo)致交叉污染（如NCM與LFP切換耗時(shí)＞1小時(shí)）。  

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### **二、失重秤系統(tǒng)設(shè)計(jì)**

#### **1. 核心結(jié)構(gòu)與技術(shù)**

| **模塊**               | **功能描述**                                                                 | **技術(shù)要點(diǎn)**                                                                 |

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| **稱重料斗**           | 不銹鋼316L材質(zhì)（Ra≤0.4μm），容積5~500L（按流量定制）                         | 內(nèi)壁鍍特氟龍/陶瓷涂層（摩擦系數(shù)≤0.1），集成流化床或振動(dòng)器（防架橋）          |

| **驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)**           | 伺服電機(jī)+行星減速機(jī)（扭矩0.1~200Nm），支持0.1~100rpm無級(jí)調(diào)速                | 重復(fù)定位精度±0.01°，編碼器反饋閉環(huán)控制                                       |

| **稱重傳感器**         | 高精度應(yīng)變式/電磁力補(bǔ)償傳感器（分辨率±0.1% FS）                              | 過載保護(hù)+溫度補(bǔ)償算法（環(huán)境波動(dòng)影響≤0.05%）                                  |

| **密封與防護(hù)**         | 全密閉結(jié)構(gòu)（IP65），N?惰性氣體保護(hù)（氧含量＜1%）                             | 雙唇形密封圈（耐溶劑腐蝕），氧濃度監(jiān)測(cè)儀（精度±0.1%）                        |

| **清潔系統(tǒng)**           | 快拆式設(shè)計(jì)+CIP在線清洗（旋轉(zhuǎn)噴淋+超聲波）                                    | 清洗后殘留量≤0.01%，支持干洗（壓縮空氣）與濕洗模式                           |

#### **2. 智能化控制**

- **自適應(yīng)補(bǔ)償**  

 - 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)物料流動(dòng)性（通過重量損失速率），動(dòng)態(tài)調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速（AI算法補(bǔ)償密度變化）。  

- **數(shù)據(jù)集成**  

 - 通過OPC UA/Modbus協(xié)議接入MES系統(tǒng)，記錄喂料量、誤差率、設(shè)備健康狀態(tài)。  

- **多模式切換**  

 - 支持連續(xù)失重模式（大批量主材）與批次模式（微量添加劑），一鍵切換配方。  

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### **三、應(yīng)用場(chǎng)景與配置方案**

| **場(chǎng)景**                | **特殊需求**                   | **定制化設(shè)計(jì)**                                                             |

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| **正極主材連續(xù)供料**    | NCM/LFP大流量（0.5~5t/h）      | 雙螺桿結(jié)構(gòu)+振動(dòng)流化裝置，稱重傳感器量程500kg（精度±0.2%）                   |

| **微量導(dǎo)電劑添加**      | 炭黑/CNT（占比0.1%~3%）        | 微型失重秤（量程1~50kg，精度±0.1%），集成防靜電涂層+超聲波分散               |

| **高粘粘結(jié)劑輸送**      | PVDF/NMP混合物（粘度＞10,000cP）| 大螺旋角螺桿（45°）+加熱夾套（50~80℃），扭矩監(jiān)測(cè)防堵料                       |

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### **四、實(shí)施效益對(duì)比**

| **指標(biāo)**         | **傳統(tǒng)容積式喂料**           | **高精度失重秤**           | **提升效果**               |

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| 計(jì)量精度         | ±3%~5%                     | ±0.1%~0.5%               | 勻漿固含量CV值下降50%~70% |

| 材料損耗率       | 0.5%~1%                   | ≤0.05%                   | 年節(jié)省成本50萬~200萬元    |

| 換料清洗時(shí)間     | 60~120分鐘                 | ≤10分鐘                  | 設(shè)備利用率提升30%         |

| 異物混入風(fēng)險(xiǎn)     | 機(jī)械磨損顆粒污染            | 無潤滑設(shè)計(jì)+陶瓷材質(zhì)       | 金屬污染概率下降95%       |

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### **五、關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)與對(duì)策**

1. **超細(xì)粉體架橋**  

  - **對(duì)策**：料斗內(nèi)集成高頻微幅振動(dòng)（振幅≤1mm）+氣流輔助流化（0.2~0.5MPa）。  

2. **高粘物料粘附**  

  - **對(duì)策**：螺桿表面激光微織構(gòu)處理（溝槽深度10~50μm），降低粘附力40%以上。  

3. **環(huán)境干擾**  

  - **對(duì)策**：三明治結(jié)構(gòu)料斗（中間隔熱層）+傳感器數(shù)字濾波技術(shù)（抗振動(dòng)干擾）。  

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### **六、未來技術(shù)趨勢(shì)**

1. **數(shù)字孿生優(yōu)化**  

  - 基于DEM（離散元法）模擬物料流動(dòng)，優(yōu)化螺桿參數(shù)與振動(dòng)頻率匹配。  

2. **AI自主決策**  

  - 機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)堵料風(fēng)險(xiǎn)，自動(dòng)調(diào)節(jié)喂料參數(shù)或觸發(fā)清潔程序。  

3. **模塊化擴(kuò)展**  

  - 多秤并聯(lián)（如8臺(tái)失重秤同步供料），支持大規(guī)模勻漿產(chǎn)線（產(chǎn)能＞20GWh/年）。  

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### **七、供應(yīng)商選型建議**

- **國際品牌**：德，國Kist，ers（電磁力補(bǔ)償傳感器）、瑞士K-Ton（微量失重秤）。  

- **國內(nèi)高性價(jià)比）、AI+防粘設(shè)計(jì)）。  

- **關(guān)鍵參數(shù)**：  

 - 量程范圍：0.1kg/h~10t/h  

 - 精度等級(jí)：±0.1%~±0.5%  

 - 防護(hù)等級(jí)：IP65（防塵防濺），Ex d IIB T4（防爆型）  

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通過高精度失重秤的部署，電池企業(yè)可實(shí)現(xiàn)勻漿工藝的**精準(zhǔn)計(jì)量、低損耗、零污染**，顯著提升電芯一致性及生產(chǎn)良率。選型時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注物料特性（粒徑、粘度）、量程范圍及與勻漿系統(tǒng)的協(xié)同控制能力，必要時(shí)通過DEM仿真驗(yàn)證計(jì)量穩(wěn)定性與抗干擾性能。