锂离子电池生产质量保证和可持续性
可再生能源和绿色能源越来越被实现在世界范围内,由于政府计划旨在减少温室气体排放和减缓气候变化的影响。即将到来的限制内燃机汽车应用也推动研发更有效的方式来储存能量,限制环境污染,和锂离子电池技术是这些努力的最前沿。然而,之间有一个困难的平衡对于制造商来说,扩大产量,以满足不断增长的需求和维护消费者所期望的高质量。市场需要越来越多的高能量,电池充电快,可以快速、轻量级并以批量生产。即使是很小的违规行为出现在生产过程的早期可以显著影响最终产品的功能和安全。
图1:锂离子电池的一些关键的应用。*
因此,至关重要的锂离子电池组件可靠地检测到缺陷尽快通过持续的过程监控,确保最优性能和安全水平。早期缺陷识别也可以减少原材料浪费,减少昂贵的风险生产停机时间在维修或质量控制故障调查,从而侵蚀公司的利润。会发生不均匀的厚度、外涂层,阴极和阳极层,和分离器的电影,而芯片和剥落材料也是潜在的危险。任何电池组件缺陷会对安全产生严重影响,构成火灾风险除了危害完成电池的整体性能。
为您的应用程序找到理想的测量解决方案
幸运的是,有工具可以提供分析生产过程,使问题在早期识别和快速追溯到源头。这些系统可以准确、可靠地确定等方面的化学成分和结构阳极、阴极和分离器的影片,涂料的粘度。这将确保有缺陷或超标物质隔离之前纳入最终的产品。
图2:在线计量系统中使用的分隔符电影生产过程来识别有缺陷的材料。*
制造阶段,使用的材料,最后细胞所有确定的几何应该使用测量设备。例如,在电极涂层过程中,在线测量的可能性是不同的。然而,根据目标材料的吸收率和基础重量,β射线技术往往是最适合这个应用程序,因为它可以区分衬底和涂层具有精度高、分辨率。此外,分离器的电影是一个低密度聚合物,这意味着大多数辐射会通过它非常快,甚至呈现低能量的x射线测量解决方案很大程度上受到了环境因素的影响。测量红外或β技术因此更可取的分离器电影,为了获得所需的动态分辨率。在线计量使用基于这些技术的传感器来测量厚度和均匀性,保证这部电影将在最后一个单元执行其关键作用。
图片3:端到端电极涂层过程监测和控制在所有阶段。*
优化你的在线测量系统产生最好的结果
一旦你选择了一个在线测量系统,重要的是要正确地调整它,确保它是您的应用程序设置。例如,扫描速度越快,更多的物质可以测量,但潜在的降低成本的准确性。这发生在传感器响应不能跟上扫描速度和结果产生模糊图像的边缘和缺陷。在这种情况下,有必要放慢扫描仪来匹配传感器为了产生更清晰的图像。
另一个需要考虑的方面是源的形状;梁应该缩小,因为更广泛的光束会产生模糊加载数据的边缘图像。一条线源将有助于实现更高的分辨率,可以想象边缘缺陷,表面条纹,皱纹和划痕。此外,张力变化和偏差在扫描仪的框架可以经常导致源和探测器之间的偏差导致测量误差。所以有必要减少颤振的影响,并确保扫描仪rails总是平行之前使用。框架的热膨胀也能影响结果,这尤为重要,将一个耐热框架和温度补偿算法框架设计中的任何变化。
无论多么强大的一个系统,或如何校准,它将需要服务和维护保持最佳状态,防止技术问题。现在许多在线测量系统能够远程监控和执行连续的自我诊断,将通知发送给外部技术团队在运营商意识到之前有一个问题。这种先发制人的维护可以减少生产停机时间,并给予客户心灵的安宁。
总结
全球气候变化的影响可以通过增强可再生能源存储,减少和更有效和广泛的制造和回收的锂离子电池特别是在支持这一目标还有很长的一段路要走。实时在线测量系统帮助制造商保持他们的锂离子电池的质量和安全,同时最大限度地提高生产力和过程效率,使这些通用的产品更广泛地用于更大范围的应用程序。
*所有图片的热费希尔科学的礼貌。
关于作者
克里斯·伯内特在伍斯特理工学院学习物理学,MA /美国,并担任不同职位在热费希尔科学,包括传感器开发主管和经理在公司的系统集成和系统生产平板测量业务单元。目前有超过25年的经验,克里斯帮助驱动电池行业的解决方案在他目前担任高级营销经理。
