隨著社會的發(fā)展，鋰電池成為人們生活中不可或缺的日常用品，它廣泛地應用于各種領域之中。在鋰電池極片分選方面，大多數(shù)鋰電池生產廠家利用電子天平手動對其進行稱重分選，人工稱重分選具有工作量大、人力勞動成本大、生產效率低等缺點，而且不能較好地保證分選精度，人工稱重分選已經不能滿足生產商的需要。為此，我們有必要研制出具有高精度，使用方便、工作可靠及自動化程度高等特點的高速稱重分選機。

關鍵詞：鋰電池極片分選自動化浮力稱重

我國鋰電池生產數(shù)量日益提高，在國際國內市場所占比例逐漸增大，這一切與我國大規(guī)模生產鋰電池的生產工藝的提高及生產技術的逐步深化有著密切的關系。但是，在鋰電池極片稱重分選方面大多數(shù)鋰電池生產廠家利用電子天平手動對其進行稱重分選，工作量相當大，生產效率降低，而且不能較好的保證分選精度。因此，針對鋰離子電池制片工藝中的正負極片稱重分選方式進行研究，探索具有高精度，使用方便，工作可靠及自動化程度高等特點的稱重分選方式，將提升理電池廠家的生產效率，大幅增加廠家的市場份額。

一、國內外分選機研究現(xiàn)狀

國外公司在分選機研究方面，起步早，技術領先，市場占有額大。在食品加工、化學、礦產及農業(yè)綜合等產業(yè)，都有廣泛采用各種分選設備。

在美國，ESM公司和Sortex公司在分選機研究方面處于領先地位。它們分別于20世紀30年代和40年代開始致力于分選技術的研究，并且一直進行技術革新，與時俱進。

在日本，分選機研究領先的主要是安西制作所和佐竹公司。安西制作所成立于1966年，發(fā)展相當迅速，在1970年，便成功研制出日本第一臺電子色彩分選機，在技術上獲得一大突破，這臺分選機在中國已經被廣泛使用了十幾年；目前，中國各地均有企業(yè)采用安西研制的各類分選機，總量達到了近百套，以湖北南金建米業(yè)和中國藍天股份為例，它們是我國兩家較大的農業(yè)上市公司，目前采用的都是安西的色選設備；2002年4月，安西又迎來了一次新的技術革新，成功開發(fā)出了AU，它是世界首創(chuàng)的專用于分選粘度小麥的分選機；佐竹公司生產的分選設備主要用于農產品加工行業(yè)，采用線陣CCD浮力稱重傳感器對分選物料進行識別，這種浮力稱重傳感器有較高分辨率，能檢測出細小病斑異色粒、微黃及雜質等，使分選機性能大大優(yōu)于傳統(tǒng)的同類分選機。

另外，主要從事分選技術研究的企業(yè)還有瑞士的布勒公司及美國和英國的一些糧油加工設備公司，這些企業(yè)的分選機產品遍布世界各地，代表著世界先進水平。

國內公司在分選機研究方面，起步晚，技術落后，目前成型的產品較少，主要是借鑒國外先進技術，根據(jù)生產需求進行改進，所以研制的大多數(shù)極片分選系統(tǒng)都還停留在低級水平，各項性能指標仍有待提升。如合肥安科光電和核工業(yè)理化工程研究院均有自主研發(fā)了分選設備，雖然都較好的實現(xiàn)了分選功能，但是相比國外分選機，各項性能指標仍存在一定差距，尤其為了提高分選機的分選速度，一些電池自動分選設備采用矩陣式排列機械手、多并聯(lián)機械手以及多工位、多托盤同步進行分選的強化措施，但是最快速度只能達到60～90個/min，這也只是一個最佳的理論速度。由于這種設備造價很高，所以限制了在電池行業(yè)的產業(yè)化推廣。

二、高速電池自動分選機結構設計

提高分選機分選速度的關鍵問題，在于增加機械手的數(shù)量。但是，由于機械手昂貴，對于目前的機械手分選設備是可望而不可及的。我們在設計電池自動分選機首次采用廉價的吸盤式電磁鐵代替機械手，實現(xiàn)了一款制造成本低，分選速度快，性能穩(wěn)定可靠，操作方便實用的新型電池自動分選機。采用吸盤式的電池自動分選機在結構上分為電池分選區(qū)域、托盤進料區(qū)域和電池收集區(qū)域，由384個吸盤式電磁鐵（其價格相當于一只機械手的成本）組成4個8×12矩陣，位置對應4個電池周轉托盤中的每一只電池，由此構成一個電池分選區(qū)域；4個預分類的電池周轉托盤放在分選區(qū)域下方的托盤進料區(qū)域的動板上，汽缸推動動板可以將4個電池周轉托盤同時在電池分選區(qū)域和托盤進料區(qū)域垂直上下移動；在電池分選區(qū)域的一側有一個電池收集區(qū)域，一個收集托盤可以在電池收集區(qū)域和電池分選區(qū)域作水平運動。

采用吸盤式電磁鐵的電池自動分選機的工作步驟如下：

步驟1：汽缸將電池周轉托盤由托盤進料區(qū)域頂起直至電池分選區(qū)域，預分類電池的電池帽接觸到吸盤式電磁鐵表面。

步驟2：計算機根據(jù)電池的檢測結果和特定的分類方法，控制電池上方的吸盤式電磁鐵保持通電狀態(tài)或者斷電狀態(tài)，通電的吸盤式電磁鐵產生的磁場將該當前類電池牢牢吸住。

步驟3：汽缸將電池周轉托盤落回到托盤進料區(qū)域，此時，當前類分選電池仍然牢牢吸在吸盤式電磁鐵上，其他預分類電池仍然留在電池周轉托盤里面，實現(xiàn)了當前分類電池從其他預分類電池中間分離出來的目的。

步驟4：電池收集盤從電池收集區(qū)域水平移動至分選區(qū)域（吸盤式電磁鐵下方），到位以后，通電的吸盤式電磁鐵全部斷電，當前分類電池全部落在電池收集盤上，并且被移出電池分選區(qū)域至電池收集區(qū)域進行裝箱。

重復以上步驟分選下一類電池，直至所有電池分類分選結束。

三、結束語

采用吸盤式電磁鐵的電池自動分選機，不需要價格昂貴的機械手和復雜的伺服控制系統(tǒng)，采用低廉的吸盤式電磁鐵和簡單的直線運動元件實現(xiàn)了電池快速分選，生產效率很高、性能十分穩(wěn)定可靠。

采用吸盤式電磁鐵的電池自動分選機在整個分選過程全部實現(xiàn)自動化，待分類的電池周轉托盤從設備的政左側推入，從右側流出后進行下一輪周轉；電池分選出來在電池收集區(qū)域進行快速裝箱；特別值得一提的是，該設備在更換電池型號時非常簡單，只是需要調整吸盤式電磁鐵的高度，其余不需要進行任何調整。整個生產過程、調試和維修十分方便快捷，體現(xiàn)了人性化的設計理念。

采用吸盤式電磁鐵的電池自動分選機，從根本上解決了人為誤操作導致電池錯誤分類的現(xiàn)象發(fā)生，從而有效地保證了電池組的產品質量和使用壽命。它的普及推廣，將有利于促進大電池大規(guī)模產業(yè)化發(fā)展進程。