锂电池定制化生产与智能管控技术

本书从动力电池的电化学原理入手，介绍动力电池的性能指标，同时针对定制化条件下订单分解的工程需求，面向动力电池的前、中、后三段生产工序，将定制化产线重组问题描述为动力电池制造过程重调度科学问题，设计编码解码器和粒子群算法，介绍定制化条件下的制造重组技术；针对动力电池的化成和配组工艺，介绍一种新的全维度动力电池生产工艺能力分析方法；进而设计一种循环神经网络和强化学习机制，分析动力电池在定制化条件下的制造能力预测问题；最后，给出动力电池定制化制造智能工厂设计方案和智能管控平台设计思路，介绍平台架构和模块开发设计内容。本书相关研究成果已在国内某大型动力电池制造企业实施，并取得较为显著的应用效果。

目录
前言
第1章 锂电池概述1
1.1 锂电池的构成1
1.1.1 锂电池正极材料2
1.1.2 锂电池负极材料2
1.1.3 锂电池电解液3
1.1.4 锂电池隔膜5
1.2 锂电池的分类6
1.3 锂电池的电化学原理8
1.4 锂电池的发展10
1.4.1 国外锂电池的研究进展11
1.4.2 国内锂电池的研究进展12
1.5 锂电池的特点及应用13
1.5.1 锂电池的特点13
1.5.2 锂电池的应用13
1.6 本章小结15
参考文献16
第2章 锂电池定制化生产流程17
2.1 前段生产工艺17
2.1.1 正负极制浆工艺17
2.1.2 涂布工艺21
2.1.3 辊压和分切工艺21
2.1.4 烘烤工艺23
2.2 中段生产工艺24
2.2.1 叠片工艺25
2.2.2 入壳工艺27
2.2.3 焊接工艺28
2.2.4 烘烤工艺28
2.2.5 注液工艺29
2.2.6 封口焊接工艺30
2.2.7 清洗干燥工艺30
2.2.8 对齐喷码工艺31
2.3 后段生产工艺32
2.3.1 化成与老化工艺33
2.3.2 分容工艺34
2.3.3 检测与入库工艺35
2.4 本章小结35
参考文献35
第3章 锂电池定制化产线重组37
3.1 锂电池定制化产线重组问题描述37
3.2 常用锂电池定制化产线重组算法39
3.2.1 群智能算法39
3.2.2 规则调度算法40
3.2.3 数据驱动算法40
3.3 无故障状态下的锂电池定制化产线重组41
3.4 故障状态下的锂电池定制化产线重组44
3.5 锂电池定制化产线重组案例45
3.6 本章小结50
参考文献50
第4章 锂电池定制化生产工艺52
4.1 锂电池定制化生产工艺分析52
4.2 锂电池化成工艺分析53
4.2.1 化成原理53
4.2.2 化成特性55
4.2.3 化成流程55
4.2.4 DC/DC化成器的建模56
4.3 锂电池配组工艺常用算法58
4.3.1 单参数配组法58
4.3.2 多参数配组法59
4.3.3 动态特性配组法59
4.3.4 聚类算法59
4.4 锂电池配组工艺分析62
4.4.1 基于锂电池双参数的K均值聚类配组一致性分析算法62
4.4.2 基于双编码动态培育遗传聚类的电池定制化配组65
4.4.3 电池定制化配组工程案例78
4.5 锂电池定制化生产工艺分析案例84
4.6 本章小结92
参考文献92
第5章 锂电池定制化制造能力预测95
5.1 锂电池定制化制造能力预测问题描述95
5.2 常用预测算法96
5.2.1 时间序列平滑预测算法96
5.2.2 回归分析预测算法97
5.2.3 灰色预测算法98
5.2.4 人工神经网络预测算法98
5.3 循环神经网络算法99
5.3.1 RNN模型99
5.3.2 LSTM神经网络模型102
5.3.3 GRU神经网络模型105
5.4 数据预处理算法105
5.4.1 经验模态分解106
5.4.2 变分模态分解107
5.4.3 滑动窗口算法108
5.5 强化学习机制109
5.5.1 强化学习109
5.5.2 Q-learning算法110
5.6 锂电池定制化制造能力预测案例110
5.6.1 基于强化学习的锂电池定制化制造能力预测110
5.6.2 基于三层强化学习的锂电池定制化制造能力变权重组合预测117
5.7 本章小结130
参考文献130
第6章 锂电池定制化制造智能工厂132
6.1 锂电池定制化制造智能工厂设计方案132
6.2 智能工厂端级架构设计方案136
6.2.1 端级生产信息点采集136
6.2.2 智能工厂设备布局与选型153
6.2.3 智能工厂数据采集与通信159
6.3 智能工厂管级架构设计方案167
6.3.1 锂电池制造5G+互联网专网设计167
6.3.2 服务器与工作站的分布设计171
6.3.3 工业控制网络设计173
6.4 智能工厂云级架构设计方案178
6.4.1 云级智能管控平台设计178
6.4.2 电子商务平台179
6.4.3 云级数据中心182
6.5 锂电池定制化制造智能工厂设计效益187
6.6 本章小结190
参考文献191
第7章 锂电池定制化制造智能管控平台193
7.1 平台架构193
7.2 数字孪生模块194
7.2.1 数字孪生平台概述194
7.2.2 数字孪生的应用195
7.2.3 数字孪生平台实现效果197
7.3 设备/工艺监控模块198
7.3.1 生产设备故障监控和诊断198
7.3.2 生产工艺波动监控202
7.4 生产工艺能力分析模块205
7.4.1 生产工艺能力分析模块概述205
7.4.2 生产工艺变更和生产线重组207
7.5 制造能力预测模块211
7.6 本章小结214
参考文献214