失重秤 Loss-in-Weight Scale

在電池勻漿工藝中，**失重秤（Loss-in-Weight Scale）**是用于高精度連續計量粉體、顆?；蛘吵硪后w（如正負極主材、導電劑、粘結劑等）的核心設備，其通過實時監測物料重量變化實現動態補料，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**

1. **材料特性適配**  

  - **超細粉體**：納米導電劑（炭黑、CNT）易團聚，需防靜電與防架橋設計。  

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

  - **低金屬污染**：異物管控≤50ppm（避免電池內短路）。  

2. **工藝痛點**  

  - 傳統容積式喂料精度不足（誤差±3%~5%）。  

  - 微量添加劑（如導電劑）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、失重秤系統設計**

#### **1. 核心結構與技術**

| **模塊**               | **功能描述**                                                                 | **技術要點**                                                                 |

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

| **驅動系統**           | 伺服電機+行星減速機（扭矩0.1~200Nm），支持0.1~100rpm無級調速                | 重復定位精度±0.01°，編碼器反饋閉環控制                                       |

| **稱重傳感器**         | 高精度應變式/電磁力補償傳感器（分辨率±0.1% FS）                              | 過載保護+溫度補償算法（環境波動影響≤0.05%）                                  |

| **密封與防護**         | 全密閉結構（IP65），N?惰性氣體保護（氧含量＜1%）                             | 雙唇形密封圈（耐溶劑腐蝕），氧濃度監測儀（精度±0.1%）                        |

| **清潔系統**           | 快拆式設計+CIP在線清洗（旋轉噴淋+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**

- **自適應補償**  

 - 實時監測物料流動性（通過重量損失速率），動態調整螺桿轉速（AI算法補償密度變化）。  

- **數據集成**  

 - 通過OPC UA/Modbus協議接入MES系統，記錄喂料量、誤差率、設備健康狀態。  

- **多模式切換**  

 - 支持連續失重模式（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、應用場景與配置方案**

| **場景**                | **特殊需求**                   | **定制化設計**                                                             |

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

| **微量導電劑添加**      | 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℃），扭矩監測防堵料                       |

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### **四、實施效益對比**

| **指標**         | **傳統容積式喂料**           | **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%                   | 年節省成本50萬~200萬元    |

| 換料清洗時間     | 60~120分鐘                 | ≤10分鐘                  | 設備利用率提升30%         |

| 異物混入風險     | 機械磨損顆粒污染            | 無潤滑設計+陶瓷材質       | 金屬污染概率下降95%       |

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### **五、關鍵技術難點與對策**

1. **超細粉體架橋**  

  - **對策**：料斗內集成高頻微幅振動（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處理（溝槽深度10~50μm），降低粘附力40%以上。  

3. **環境干擾**  

  - **對策**：三明治結構料斗（中間隔熱層）+傳感器數字濾波技術（抗振動干擾）。  

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### **六、未來技術趨勢**

1. **數字孿生優化**  

  - 基于DEM（離散元法）模擬物料流動，優化螺桿參數與振動頻率匹配。  

2. **AI自主決策**  

  - 機器學習預測堵料風險，自動調節喂料參數或觸發清潔程序。  

3. **模塊化擴展**  

  - 多秤并聯（如8臺失重秤同步供料），支持大規模勻漿產線（產能＞20GWh/年）。  

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### **七、供應商選型建議**

- **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）。  

- **國內高性價比）、AI+防粘設計）。  

- **關鍵參數**：  

 - 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，電池企業可實現勻漿工藝的**精準計量、低損耗、零污染**，顯著提升電芯一致性及生產良率。選型時需重點關注物料特性（粒徑、粘度）、量程范圍及與勻漿系統的協同控制能力，必要時通過DEM仿真驗證計量穩定性與抗干擾性能。