极片检测新风暴——锐奇精测开启面密度全检时代
数据来源: 高工锂电
发布时间:2024-05-10

锂电产业历经一年多的调整,行业产能分化形成的共识是,高端设备、高端工艺所铸就的高端产能始终处于稀缺状态,对于锂电产业而言,形成更高技术门槛、打造更强大的技术竞争壁垒已经成为锂电破局的必经之路。

在锂电制造前端工艺中,电芯性能的好坏60%以上取决于极片涂覆面密度均匀性、厚度一致性,以及极片边缘削薄尺寸控制情况等,因此在生产过程中对极片涂覆一致性测量与控制就至关重要。

锂电极片涂布过程的面密度一致性测量与控制也成为电芯品质和安全性能的“守门员”。

不过,从目前行业状况来看,行业对于涂布极片的面密度检测存在几大难点和痛点:

其一,目前面密度测量普遍采用的X射线和β射线测量方案,测量方式为传感器(射线量探头)扫描测量方式。由于传感器扫描和极片走带的相对运动,扫描测量光斑形成类似“Z”字形的测量轨迹,属于抽检式测量。且由于测量光斑太小(根据射线类型测量光斑一般为Φ10~30mm),抽检率极低,大概只有1.5%左右,随着极片宽度越来越宽,涂布速度的不断提升,导致抽检率大幅度降低,仅有1%左右,进而带来极大的品质控制风险。

其二,扫描测量具有一定的扫描周期和扫描行程。由于射线传感器测量受扫描速度的限制,随着宽幅高速涂布工艺的普及,传统扫描测量检测设备的扫描周期也越来越长,一个扫描周期大概6~8秒,甚至更长。一个单项扫描行程,走带大约5~10m,导致测量响应反馈滞后。如果根据多个扫描行程计算面密度均值后再进行模头调节,则会导致调节严重滞后,从而导致涂布闭环控制调节困难,效率低,效果差;这也成为自动闭环调节控制长期得不到普及和成熟应用,进而困扰整个行业的主要难题之一。

其三,常规扫描测量反馈有延迟,调机周期长,废料成本大。另外,扫描测量面密度一致性存在较大的不确定性,给后面的分容工序带来较大压力,造成生产效率低,制造成本高的情况。

高工锂电注意到,常州锐奇精密测量技术有限公司(以下简称“锐奇精测”)以其深厚的研发实力和扎实的技术积淀,正式发布了X射线全检面密度仪这一革命性产品,解决了上述痛点难点。

据悉,锐奇精测X射线全检面密度仪可实现100%全覆盖的高精度测量,产品已经过了长时间的测试验证,测量精度甚至比传统的扫描测量方式更高。该技术目前行业领先,为国内乃至全球第一家真正实现高精度、高性价比的技术成熟和领先的X射线全检面密度仪。

面密度全检时代来临

传统的面密度扫描测量方式存在抽检率低,测量反馈周期长等系列难点痛点。

相比之下,锐奇精测运用其掌握的射线测量的关键核心技术,在业内首次独家开发出了可以成熟应用的高精度X射线全检面密度仪,实现了极片在涂布走带过程中被射线100%全覆盖扫描测量,在装备端率先开启了面密度全检时代。

据了解,锐奇X射线全检面密度仪采用了大辐射角线焦斑一体式X射线源和狭缝式线约束准直孔,以及像素为0.4*0.4mm的X射线半导体线阵平板探测器,其中一体式线焦斑X射线源扇形束辐射角90~135°可调节,线焦斑尺寸为6mm*0.2mm。该设备在检测过程中通过固定式线扫测量,无运动组件,设备运行更稳定可靠。

X射线面密度全检示意图

配合其数据采集与传输系统、全检测量软件系统、自动标定系统与校准系统,可实现测量即时响应,反应更快、更灵敏。目前,锐奇精测面密度全检测量软件系统已同步实现极片2D、3D面密度分布图实时呈现,削薄区面密度剖面轮廓线呈现,以及面密度100%全数据存储和追溯,为极片涂布面密度测量与控制,以及全质量闭环控制提供充分的数据依据。

锐奇精测极片全检面密度示意图

在空间分辨率上,锐奇精测X射线全检面密度仪采样光斑0.4*0.4mm为目前国内最小,采样频率达10kHz,0.4mm超高的分辨精度可以得到更多细节呈现,以及可以实现涂布边缘削薄区面密度检测,解决了长期困扰行业的涂布削薄区面密度得不到有效检测和监控的难题。

在重复精度上,锐奇精测结合传感器的高信噪比和采样周期,精度可达±0.04g/㎡(0.2s),展现出优异的产品性能。

从应用价值来看,锐奇精测面密度全检系列产品的推出给锂电产业的提质增效带来六大显著优势:

⚪面密度100%全检,大幅降低品控风险。

⚪通过高效的闭环数据采集和传输系统,测量反馈及时,闭环调节更高效测量反馈快、节省调机时间,减少调机废料、提高产能,降本增效。

⚪超小分辨率,0.4mm采样光斑,可实现涂布削薄区面密度/厚度检测。

⚪通过面密度数据,实现鼓包、漏涂、划痕等缺陷检测。

⚪通过面密度全检数据,为去分容化提供数据依据。

产品矩阵打造面密度全检“新样板”

除了X射线检测仪,锐奇精测协同集团成员企业上川精密、华视智能还推出了一系列新产品,相比同行竞品具备突出优势。

0.4mm狭缝X射线面密度仪(锐奇精测)

0.4mm狭缝光斑X射线面密度仪

⚪可对涂布边缘削薄区面密度测量,涂布边缘有效膜区更有效评估,克服了当前射线大光斑测量带来的边缘数据被过多过滤的弊端。

⚪更高空间分辨率,更多细节呈现,帮助实现模头更精准调节和自动闭环控制。

⚪0.4mm光斑可实现更小极片的面密度检测。

⚪该小光斑技术为国内首创,行业领先。

3D轮廓仪(锐奇精测)

⚪采用改良型2D线激光传感器。

⚪重复精度达(3σ):±0.3μm。

⚪应用价值:可应用于涂布削薄区厚度全检、密封钉焊接缺陷检测、尺寸/形貌/孔隙/裂纹检测、半导体晶圆形貌检测等。

光学干涉测厚仪(锐奇精测)

⚪光斑尺寸小至100μm。

⚪测量范围达:1nm~100μm。

⚪重复精度(±3σ):2~10nm。

⚪应用价值:主要用于锂电池极片边缘涂PI胶涂层测厚、nm级超薄透明材料或涂层、光学膜涂层等超薄材料高精度测量、钙钛矿、半导体晶圆厚度检测等。

应用X全检的涂布闭环模头及控制系统(上川精密)

全闭环模头及闭环控制系统是基于自主研发的高精度可电动调节的智能化全闭环模头的核心硬件,再搭配上闭环控制软件上位机,通过与面密度仪、涂布机及供料系统实时通讯,获取面密度测重数据、涂布机运行参数、螺杆泵泵速等,在线监控并捕捉面密度的异常波动情况,运用控制算法实时调节,实现对锂离子电池正/负极极片涂布面密度一致性的全自动闭环控制。

⚪涂布一致性参数:COV≤0.15% CPK≥2.0

⚪多维度智能调节,提升生产效率50%

⚪精确调节,实时闭环,助力减少生产资源

⚪多场景算法模型,灵活响应生产变化.

蓝膜检测系统(华视智能)

蓝膜检测系统可以提供适配不同产品特征要求及复杂背景下的细微缺陷成像方案;该方案可兼容不同方向的瑕疵成像、 及提供2.5D缺陷成像 ,实现一次 采集 , 完成待检产品的不同形态瑕疵呈现。

⚪通过光源内/外部触发 ,提供八张相位偏折原图和六张预处理效果图

⚪支持触发150KHz高刷频率 , 支持多组相机同时拍摄

⚪光源为高亮、 正弦光斑可调设计

⚪应用于反光材质的表面瑕疵检测

⚪支持面阵、 线扫成像

借助于上述系列产品矩阵打造,锐奇精测正引领面密度全检新风潮,更是与集团企业上川精密及华视智能一同让锂电极片性能的智能控制及极限检测迈上新的台阶。

产品力背后的技术“三角”

优秀的产品离不开扎实的技术积淀。

引领新一代锂电极片面密度全检时代开启,背后正是锐奇精测依托于自身及集团公司的资金、技术、人才等底层资源,进而实现不断实现跨越式发展。

据高工锂电了解,锐奇精测隶属南京华视智能科技股份有限公司(以下简称“华视股份”),与集团成员企业上川精密科技(无锡)有限公司(以下简称“上川精密”)一起,定位于涂布模头及工业检测设备的研发与制造,立足锂电、氢能、钙钛矿、光学膜等行业。目前,集团拥有CCD缺陷检测、在线测厚、涂布模头、裁切刀等丰富产品线,提供涂布一致性和全质量闭环整体解决方案。

在技术支持上,华视股份拥有一支在光电测量、核检测、图像处理、流体力学、精密制造等多学科多领域具备10余年研发和应用经验的专家级技术团队,掌握测量传感器、测量核心算法、流体模拟、AI算法等关键技术,自主研发超高重复精度的X/β射线测量传感器、激光位移传感器、X射线面密度全检和0.4mm 超小光斑X射线测量设备、闭环控制模头、蓝膜检测系统等产品。

作为国家级高新技术企业及专精特新企业,华视股份主要产品已通过CE认证和UL认证。公司现有年测厚仪产能1500台,模头产能1200台,CCD系统产能2000套,市场占有率在国内前列。产品已获得了包括嘉拓智能、赢合科技等国内锂电行业头部设备企业,宁德时代、比亚迪、欣旺达、国轩高科及其他Top20电池客户,德国PowerCo、法国ACC、韩国三星/LG/SK等国际客户的认可。

在业务协同方面,锐奇精测可与华视股份、上川精密联动,形成坚实的“技术三角”,根据不同集团公司的特色定位,从涂布到检测到闭环控制,形成产业链装备领域一体化布局,进行优势互补,在推进行业整体降本增效的同时,为客户提供卓越的服务体验。

当下正值锂电产业新一轮迭代升级,产能分化呼吁技术创新变革,新一代面密度全检及闭环控制技术也将更加契合锂电生产的降本增效和技术升级。作为新技术开创者,华视股份与锐奇精测、上川精密的面密度全检产品及闭环控制技术也将共同奔向锂电星辰大海。

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