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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)計量粉體、顆粒或粘稠液體（如正負極主材、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等）的核心設(shè)備，其通過實時監(jiān)測物料重量變化實現(xiàn)動態(tài)補料，確保配比精度（誤差≤±0.5%）。以下是針對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**
- **超細粉體**：納米導(dǎo)電劑（炭黑、CNT）易團聚，需防靜電與防架橋設(shè)計。
- **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**
- 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）計量波動大（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＞1小時）。
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### **二、失重秤系統(tǒng)設(shè)計**
#### **1. 核心結(jié)構(gòu)與技術(shù)**
| **模塊** | **功能描述** | **技術(shù)要點** |
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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），集成流化床或振動器（防架橋） |
| **驅(qū)動系統(tǒng)** | 伺服電機+行星減速機（扭矩0.1~200Nm），支持0.1~100rpm無級調(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/電磁力補償傳感器（分辨率±0.1% FS） | 過載保護+溫度補償算法（環(huán)境波動影響≤0.05%） |
| **密封與防護** | 全密閉結(jié)構(gòu)（IP65），N?惰性氣體保護（氧含量＜1%） | 雙唇形密封圈（耐溶劑腐蝕），氧濃度監(jiān)測儀（精度±0.1%） |
| **清潔系統(tǒng)** | 快拆式設(shè)計+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)補償**
- 實時監(jiān)測物料流動性（通過重量損失速率），動態(tài)調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速（AI算法補償密度變化）。
- **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)用場景與配置方案**
| **場景** | **特殊需求** | **定制化設(shè)計** |
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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)測防堵料 |
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### **四、實施效益對比**
| **指標** | **傳統(tǒng)容積式喂料** | **高精度失重秤** | **提升效果** |
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| 計量精度 | ±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 |
| 換料清洗時間 | 60~120分鐘 | ≤10分鐘 | 設(shè)備利用率提升30% |
| 異物混入風險 | 機械磨損顆粒污染 | 無潤滑設(shè)計+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)難點與對策**
1. **超細粉體架橋**
- **對策**：料斗內(nèi)集成高頻微幅振動（振幅≤1mm）+氣流輔助流化（0.2~0.5MPa）。
2. **高粘物料粘附**
- **對策**：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)（抗振動干擾）。
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### **六、未來技術(shù)趨勢**
1. **數(shù)字孿生優(yōu)化**
- 基于DEM（離散元法）模擬物料流動，優(yōu)化螺桿參數(shù)與振動頻率匹配。
2. **AI自主決策**
- 機器學(xué)習(xí)預(yù)測堵料風險，自動調(diào)節(jié)喂料參數(shù)或觸發(fā)清潔程序。
3. **模塊化擴展**
- 多秤并聯(lián)（如8臺失重秤同步供料），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（電磁力補償傳感器）、瑞士K-Ton（微量失重秤）。
- **國內(nèi)高性價比）、AI+防粘設(shè)計）。
- **關(guān)鍵參數(shù)**：
- 量程范圍：0.1kg/h~10t/h
- 精度等級：±0.1%~±0.5%
- 防護等級：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)可實現(xiàn)勻漿工藝的**精準計量、低損耗、零污染**，顯著提升電芯一致性及生產(chǎn)良率。選型時需重點關(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，必要時通過DEM仿真驗證計量穩(wěn)定性與抗干擾性能。
