一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生系统及方法与流程

本发明涉及锂离子电池极片制造领域，更具体的，涉及一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生系统及方法。

背景技术：

1、传统的极片干燥方法主要是通过传统的加热风干燥技术来完成。这种方法的缺点是干燥过程无法精确控制，干燥时间长短、温度、湿度等参数都很难掌控，容易导致极片干燥不充分或者过度干燥。同时，由于传统的干燥技术对于极片的表面和内部缺陷难以检测，会导致生产出来的锂离子电池质量不稳定，从而影响了锂离子电池的性能和使用寿命。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生系统及方法，能够提高锂离子电池极片干燥效果以及质量。

2、本发明第一方面提供了一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生系统，包括：

3、控制模块、干燥模块、感应模块、监测模块、数据存储模块和数字孪生模块；

4、所述控制模块配置为将设定环境工艺参数值与实际环境工艺参数值进行比对，生成控制信号；

5、所述干燥模块配置为接收控制模块发送的控制信号，并启动内置的气流装置和加热装置，以对干燥室内的湿涂层吹出热风；

6、所述感应模块配置为传感器，用于实时检测实际环境工艺参数值，并将所述实际环境工艺参数值传输至数据存储装置；

7、所述监测模块配置为视觉监测装置和超声波监测装置，用于监测干电极上的缺陷信息和电极的干燥程度信息，并将所述干电极上的缺陷信息和电极的干燥程度信息传输到数据存储装置；

8、所述数据存储模块为接收感应模块的实际环境工艺参数值，接收监测模块的干电极上的缺陷信息和电极的干燥程度信息，为数字孪生模块提供仿真信息；

9、数字孪生模块配置为使用三维模型复制干燥模块中的物理环境，数值计算和仿真分析工艺参数与极片质量的关系，为控制模块提供合理的设定环境工艺参数值。

10、本方案中，所述控制模块包括：

11、显示设备，参数对比系统和控制信息传输接口；

12、所述显示设备配置为向用户端反应实时环境工艺参数值，用户端可以在显示设备上人为改动设定环境工艺参数值；

13、所述参数比对系统配置为把从感应模块接收的实际环境参数值和设定环境参数值进行对比，并生成控制信号；

14、所述控制信号传输接口配置为将控制信号传输到干燥模块中的气流装置、加热装置和传输装置，以对环境工艺参数值进行实时控制。

15、本方案中，所述干燥模块包括：

16、气流装置，加热装置和传输装置；

17、所述气流装置配置为将空气通过风扇抽取至气流管道，以设定气流速度值从气刀出口吹出，冲击到湿涂层表面；

18、所述加热装置配置为加热气流管道中的空气，使设定温度值的热风从气刀口吹出，以快速蒸干溶剂的作用；

19、所述传输装置配置为传送带，使湿涂层以设定速度值通过干燥室，充分利用干燥室的环境使极片内溶剂充分蒸干。

20、本方案中，所述感应模块包括：

21、热电偶和超声波式风速传感器；

22、所述热电偶配置为将温度信号转变为电信号，并测量干燥室内的实际温度值；

23、所述超声波式风速传感器配置为通过计算超声波在两点之间的传输的时间差，计算出气流速度。

24、本方案中，所述监测模块包括：

25、视觉接收装置，光源，图像采集卡，图像处理软件和超声波探伤仪；

26、所述视觉接收装置配置为高分辨率的摄像机，用以获取检测物体的图像信息；

27、所述光源配置为提供均匀的光照条件，使被检测物体的图像更加清晰和准确；

28、所述图像采集卡配置为摄像机采集的模拟图像信号转换为数字图像信号的设备，将数字图像信号传输至计算机以进行处理；

29、所述图像处理软件配置为matlab软件，对采集到的图像进行处理、分析和识别，得到极片上的裂纹缺陷信息；

30、所述超声波探伤仪配置为检测超声波对极片的影响程度和状况，以了解极片在超声波的检测下的结构变化。

31、本方案中，所述数据存储模块包括：

32、数据库管理系统，数据接收传输接口和数据预处理系统；

33、所述数据库管理系统配置为建立和管理数据库，存储和管理各种数据和信息，具有数据表管理、索引管理、数据备份和恢复、数据安全和权限管理的功能；

34、数据接收传输接口配置为接收来自感应模块的实时环境工艺参数值和来自监测模块的极片上的裂纹缺陷信息，传出至数字孪生模块作为数字分析参数。

35、本方案中，所述数字孪生模块包括：

36、人机交互设备，数字模型，数字计算和仿真系统；

37、所述人机交互设备配置为触控屏幕，用于向用户端传出数字孪生模块仿真想你想，可供用户端输入定制话干燥要求；

38、所述数字模型配置为对干燥模块的虚拟表示，反应极片干燥过程中的行为和性能；

39、所述数字计算和仿真系统配置为使用数值计算和仿真技术，对所述数字模型进行模拟和分析，包括了数值求解、模型优化、参数识别和仿真结果分析的过程。

40、本发明第二方面提供了一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生方法，包括：

41、获取用户端的定制化干燥要求信息和实际环境工艺参数值；

42、将用户端的定制化干燥要求信息发送至干燥模块的虚拟模块进行模拟和分析，得到设定环境工艺参数值；

43、将所述设定环境工艺参数值和实际环境工艺参数值进行对比分析，得到控制信号；

44、控制模块结合感应模块根据控制信号对干燥过程的环境进行闭环控制。

45、本方案中，还包括：

46、判断所述设定环境工艺参数值是否大于预设调节范围，若是，触发关闭干燥设备的电源开关信息和警示信息；

47、根据所述关闭干燥设备的电源开关信息对干燥设备的电源进行关闭；

48、根据警示信息触发报警铃的报警信号。

49、本方案中，还包括：

50、获取气流管道中的空气信息；

51、提取所述气流管道中的空气信息的特征值；

52、判断所述气流管道中的空气信息的特征值是否在预设特征值范围，若是，则允许空气进入；若否，生成特征值修订信息；

53、根据特征值修订信息对空气进行净化，使空气符合预设标准。

54、本发明公开了一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生系统及方法，提高了锂离子电池极片的生产效率，降低了生产成本，增强了电极干燥全过程安全性，提高了锂离子电池极片的产品质量。

技术特征：

1.一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生系统，其特征在于，所述控制模块包括：

3.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生系统，其特征在于，所述干燥模块包括：

4.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生系统，其特征在于，所述感应模块包括：

5.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生系统，其特征在于，所述监测模块包括：

6.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生系统，其特征在于，所述数据存储模块包括：

7.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生系统，其特征在于，所述数字孪生模块包括：

8.一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生方法，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求8所述的一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生方法，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明公开了一种用于锂离子电池极片干燥的数字孪生系统及方法，包括：控制模块、干燥模块、感应模块、监测模块、数据存储模块、数字孪生模块；所述控制模块通过设定环境工艺参数值控制干燥模块的工艺参数；所述干燥模块使用循环热风冲击干燥去除湿涂层中的溶剂，使其转化为干电极；所述感应模块即干燥室内的传感器，检测环境温度、湿度、气流速度，与控制模块结合实现闭环控制；所述监测模块使用视觉系统对干燥后的极片进行质量监控；所述数据存储模块收集干燥环境参数数据和极片产品质量数据，供给到数字孪生模块；所述数字孪生模块对极片干燥的过程进行数值计算和仿真分析；本发明不仅能降低极片干燥过程的难度，还能大幅度提升极片的质量。

技术研发人员：杨志明,陈松,义志雄,陈新生,田茂飞
受保护的技术使用者：惠州市信宇人科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16