Zuverlässige automatisierte Inline-Inspektion in der Batteriezellenfertigung

Die weltweit stark expandierende Batterietechnologie bildet den Kern einer Reihe von innovativen Zukunftstechnologien. Insbesondere die Lithium-Ionen-Batterie hat sich mit ihrer hohen Energiedichte als die führende Stromspeichertechnologie der letzten Jahre etabliert. Ohne die leistungsstarken Lithium-Ionen-Batterien gäbe es keine Elektroautos (EV’s), Smartphones, Laptops. Doch leider sind Produktionsfehler und Sicherheitsmängel keine Seltenheit, wodurch Rückrufaktionen immer wieder in die Schlagzeilen geraten. Produkthaftungsfälle können dann schnell zur Kostenfalle werden und zudem Imageschäden verursachen.

Für eine gleichbleibend hohe Qualität entlang der gesamten Wertschöpfungskette sorgt das hochpräzise SMASH-Inspektionssystem - von der Beschichtung über das Schlitzen/Schneiden bis hin zum Auf-/Abwickeln.


 

Inspektion des Separator Films von Lithium-Ionen-Batterien

Die Separatorfolie ist ein unverzichtbarer Bestandteil der Lithium-Ionen-Batterie. Diese Membran trennt die Anode und die Kathode und ermöglicht so den Austausch der Lithium-Ionen. Der Separator ist auch ein wesentliches Sicherheitselement, um einen Kurzschluss in der Batterie zu verhindern und spielt außerdem eine Schlüsselrolle für die Geschwindigkeit und Lebensdauer der Zellen.

Nach dem Extrudieren, Strecken und Beschichten muss das anspruchsvoll behandelte Material der Separatorfolie sorgfältig geprüft werden, um eine 100%ige Produktqualität und -sicherheit zu gewährleisten.

Während der Separator-Filmproduktion erkennt und klassifiziert das ISRA-Kamerasystem kleinste Fehler in Echtzeit bei voller Bahngeschwindigkeit. Darüber hinaus ermöglicht ISRAs fortschrittliche Echtzeit MultiScan High-Dynamic-Range (HDR) Technologie eine Inspektion mit hohem Kontrastumfang, um selbst dünne Stellen und Löcher zu erkennen. ISRAs Inline-Inspektionssysteme inspizieren die Folien auch in den weiteren Stufen der Prozesskette, wie z.B. den Schneideeinheiten oder dem Aufwickler.

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Inspektion der Elektrodenbeschichtung von Lithium-Ionen-Batterien

Leistungsstarke Batterieelektroden sind ein wichtiger Bestandteil von Lithium-Ionen-Zellen. Die beschichteten Elektrodenmaterialien für Kathoden und Anoden müssen hohe Anforderungen an Energieeffizienz, Speicherdichte und Sicherheit erfüllen. 

Besonders nach der anspruchsvollen Verarbeitung in der Walzenpresse müssen die aluminium- und kupferbeschichteten Elektrodenfolien einer präzisen Qualitätsprüfung unterzogen werden. Bei der Produktion wird eine besonders glatte und geschlossene Beschichtung angestrebt sowie eine 100%ige Lagenerkennung beider Coatingflächen.

Das SMASH-Inspektionssystem detektiert zuverlässig die gesamte Materialqualität auf Schäden wie Schlieren, Löcher, Verunreinigungen und Luftblasen. Darüber hinaus ist eine präzise Kantenerkennung und Ausrichtung innerhalb des Kalanders gewährleistet.

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Inspektion von Lithium-Ionen-Batteriezellen

Hochleistungsbatteriezellen gibt es in drei verschiedenen Bauformen: Pouch-Zellen, zylindrische Zellen und prismatische Zellen. Da diese Zellen in Batteriebaugruppen für Elektrofahrzeuge dicht gepackt sind, hat die Qualität und Unversehrtheit der Batteriezellen einen direkten Einfluss auf die Verkehrssicherheit eines E-Autos.

Rückrufe wegen defekter Zellen sind kostspielig und können das Markenbewusstsein eines Automobilherstellers erheblich beeinträchtigen.
Daher haben Batterielieferanten und Hersteller von Elektrofahrzeugen ein großes Interesse an einer 100%igen Produktprüfung und einer vollständigen Dokumentation.

ISRA hat eine innovative Lösung für die Inspektion von Batteriezellen zur umfassenden Prozess- und Qualitätskontrolle entwickelt. Diese Inline- und Offline-Inspektionslösung führt eine vollständige 360°-Inspektion der Zelle durch, um eine 100%ige Inspektion und die Auslieferung ausschließlich einwandfreier Zellen zu gewährleisten.

Neben der Maßkontrolle erkennt die Zelleninspektion auch Oberflächenfehler und Verunreinigungen. Auch Barcodes und Datencodes kann das System zuverlässig prüfen. Die automatische Kamerakalibrierung und eine integrierte GigE-Vision-Highspeed-Schnittstelle machen es besonders einfach, das Inspektionssystem einzurichten und auch in einer voll vernetzten Smart Factory bei voller Produktionsgeschwindigkeit zu integrieren.

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Mit dem Inline-Inspektionssystem SMASH setzen Sie auf die richtige Technologie für alle Prozessschritte in der Batterieherstellung.

Das SMASH-Inspektionssystem ist für die automatische Inspektion in der Produktionslinie konzipiert und liefert in Echtzeit Informationen über die Materialqualität und zeigt, inwieweit die vorgegebenen Spezifikationen erfüllt sind. Kostspielige und zeitaufwändige Labortests können so weitgehend vermieden werden.

Und ISRA Vision geht noch weiter: Mit dem Upgrade „EPROMI Live“ steht Ihnen ein Condition-/ Health Monitoring per Software zur Verfügung, dass einerseits Prozess-/Fehlerdaten über den gesamten Prozess und die Fertigungsumgebung erfasst sowie per Health Watch sich selbst überwacht. So ist ausgeschlossen, dass z. B. Fehlfunktionen durch Speicherüberlast oder potenziellem Ausfall der LED nicht erkannt werden. ISRA stellt damit ein einzigartiges „Early-Warning-System“ zur Verfügung, das den Kundennutzen erheblich steigert. Der Kunde hat eine 100%ige Kontrolle seiner Fertigung im Blick. Selbstverständlich ist EPROMI „Live“ mit kompatiblen Schnittstellen ausgerüstet, so dass ein Einbetten oder Ergänzen in vorhandene Expertensysteme jederzeit möglich ist.

Prozessoptimierung und Qualitätssicherung gepaart mit Ertragssteigerung: ISRA bietet die richtige Lösung, um kleinste Defekte, auch unterhalb der Sichtbarkeitsgrenze zuverlässig zu erkennen und die Materialeigenschaften kontinuierlich zu überwachen und zu optimieren.

Ziel ist es, selbst kleinste Fehler zuverlässig zu erkennen und von anderen Defekten, wie zum Beispiel dünne Stellen in der Beschichtung, zu unterscheiden. Das Betriebssystem ist für die Überwachung mehrerer Linien optimiert, so dass die Inspektionseinstellungen über mehrere Systeme hinweg gleichzeitig verwaltet werden können. Das Ergebnis sind optimale Prozesse, zuverlässige Qualität und maximaler Ertrag.

  • 100%ige Prüfung und Fehlerklassifizierung
  • Inspektion der Materialgüte über die gesamte Bahnlänge- und breite
  • Vermeidung kritischer Fehler, die zu einem Kurzschluss und Brand führen können 
  • Condition- / Health monitoring, um eine100%ige Überwachung des Prozesses und des Systems selbst zu erreichen
  • Einwandfreies Material für den nächsten Prozessschritt
  • Abfall wird reduziert und das marktfähige Produktionsvolumen erhöht 
  • Produkteigenschaften werden vollständig überwacht und dokumentiert 
  • Anlagenbetreiber können Produktänderungen effizient und kostensparend durchführen
  • Löcher
  • Metallteilchen
  • Schlitzfehler
  • Dünne Stellen
  • Beschichtungsfehler
  • Öltropfen
  • Schwarze Flecken
  • Wassertropfen
  • Große Kratzer
  • Wiederholungsfehler
  • Fehlende Beschichtung
  • Beschädigungen der Beschichtung
  • Flecken durch Verunreinigungen die beim Kalandrieren in die Beschichtung gedrückt wurden
  • Kratzer
  • Beschichtungsflecken an den Kanten
  • Kantenrisse
  • Falten
  • Kratzer und Mängel in der Beschichtung
  • Fremdkörper
  • Löcher / Nadellöcher
  • Dellen
  • Unebenheiten
  • Kratzer
  • Fehler beim Falten
  • Kantenrisse
  • Mängel in der Abdichtung
  • Verunreinigungen/Fremdkörper
  • 100%ige Inspektion von Lochfehlern mit hochentwickelter Klassifizierung
  • Monitoring der PVDF-Beschichtungsqualität
  • High Dynamic Range Technologie (HDR) zur Unterscheidung zwischen Löchern und dünnen Stellen
  • Echtzeit-Webinspektionskamera und intelligente Hochleistungs-LED
  • Erfüllt die höchsten Batteriestandards
  • Neue Doppelbelichtungstechnologie: Unterscheidung zwischen Löchern, fehlender Beschichtung, Gelen, Verunreinigungen und schwarzen Flecken mit höchster Präzision, durch intelligenten Doppelbelichtungsmodus
  • 100%ige Fehlererkennung und Klassifizierung
  • Echtzeit-Messung der Ausrichtung für höchste Beschichtungspräzision
  • All-in-One-Hochgeschwindigkeitskamera mit hochoptimierter LED-Beleuchtung
  • Hochpräzise Messung der Ausrichtung der beschichteten Fläche
  • Ausrichtungsüberwachung: von oben nach unten in CD und MD
  • Robuste Rahmen für jede Umgebungt
  • SMASH ist robust gegen Hell-Dunkel-Wechsel im Material (zwischen Elektrode und Membran)
  • Track und Trace auf Einzelelektrodenebene (optional)
  • Echtzeit-Multi-Line-Überwachungs- und Reporting-Lösung mit EPROMI 2.0
  • Detektion sämtlicher Oberflächenfehler und Überwachen der Abmessungen der Zelle
  • Zuverlässige Klassifizierung von Fehlern an Ecken und Kanten
  • Verschiedene Beleuchtungskonzepte
  • Fünf-Seiten-Inspektion
  • Detektion von 2D/3D-Oberflächendefekten
  • Dimensionsprüfung
  • Inspektion von von Barcodes / OCR
  • Geeignet für die Inspektion vor der ersten Entgasungsphase (= Inspektion des Halbfertigbeutels) und die Inspektion des Fertigbeutels nach der Entgasung
  • Liniengeschwindigkeit: 120 - 250 m/min.
  • Linienbreite: Hauptlinien: 4500 - 5000 mm
  • Linienbreite: Schlitzlinien: 1200 - 1400 mm
  • Systemauflösung:  50-100µm
  • Bahnbreite: 300 - 1000 mm
  • Liniengeschwindigkeit: Üblich 50 m/min
  • Auflösung: 25 - 100 µm
  • Taktrate bei Kraftfahrzeugen: ca. 15ppm
  • Taktrate bei mobile Geräten: ca. 30ppm
  • Erforderliche Taktzeit: 2 Sek.
  • Zieldefektgröße:  > 200um
  • Oberfläche des Beutels (Automobilzelle: grob; Smartphone-Zelle: matt)


 

 

Nehmen Sie Kontakt auf, wenn Sie Fragen haben. Ich berate Sie gerne.

ISRA VISION GmbH

Larissa vom Lehn
BU Manager
Marketing Communication & Services

Telefon:
+49 (2366) 9300-287
E-Mail:
lvlehn@isravision.remove-this.com

Verhindern Sie Produktionsfehler und Sicherheitsmängel in der Batteriezellenfertigung.

Technischer Artikel: 100%-Qualitätskontrolle entlang der gesamten Prozesskette

Lesen Sie in unserem technischen Artikel (in englischer Sprache), wie auch Ihr Unternehmen von einer 100% Qualitätskontrolle entlang der gesamten Batterielieferkette profitiert.

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