Die Inspektion und Analyse des Anodenüberhangs in Lithium-Ionen-Batteriezellen (LiB) während der Massenproduktion kann automatisch, präzise und zuverlässig durch die Computertomographie (CT) während der Massenproduktion durchgeführt werden, wobei kurze Inspektionszykluszeiten entscheidend sind. Sie folgt auf die Einführung der auf künstlicher Intelligenz basierenden LiB.Overhang-Analyse-Software der Industrial Metrology Business Unit der Nikon Corporation (https://industry.nikon.com).
Die Software ermöglicht einen hohen Produktionsertrag, um die steigende Marktnachfrage nach Batterien zu erfüllen, und führt zu einer geringeren Anzahl teurer Garantieansprüche von Nutzern von Elektrofahrzeugen, Energiespeichersystemen und anderen batteriebetriebenen Geräten. Das Ziel der LiB.Overhang-Analyse ist es, mehr Inline-Inspektionen zu einem früheren Zeitpunkt im Herstellungsprozess zu fördern, um die Produktqualität zu verbessern. Dank der Kombination dieses neuen Analyseansatzes mit der innovativen Mikrofokus-Röntgenquelle, der Rotating-Target- und Half-Turn-CT-Technologie bietet Nikon eine Komplettlösung.
Zur Vermeidung von Lithiumplattierung und einer möglichen Dendritenbildung ist die Anode in einer LiB-Zelle größer als die Kathode, weshalb passive Bereiche auf der Anode vorhanden sind, die als Überhangbereiche bezeichnet werden und denen keine entsprechenden Bereiche der Kathode gegenüberstehen. Die Abmessungen müssen stets innerhalb enger Grenzen liegen, da ansonsten die Leistung der Batterie beeinträchtigt werden kann und im Extremfall eine Selbstentzündung droht. Es ist daher von entscheidender Bedeutung, den Anodenüberhang zu analysieren.
Das Problem bei der herkömmlichen 2D-Röntgeninspektion ist, dass sie zwar schnell ist, aber keine ausreichend präzisen oder wiederholbaren Ergebnisse liefert, da es äußerst schwierig ist, einzelne Schichten mit einem einzigen Kegelstrahl-Röntgenbild zu unterscheiden, insbesondere wenn die Platten nicht vollkommen flach sind.
Die Automatisierung der Überhanganalyse durch die 3D Röntgen-CT, die relativ neu auf dem Markt ist, beseitigt alle diese Probleme. Die LiB.Overhang-Analyse ist schnell genug, um mit der Geschwindigkeit von Fertigungslinien Schritt zu halten, da diese weniger empfindlich auf Rauschen in 3D-Bildern reagiert, die durch Hochgeschwindigkeitsscannen aufgenommen wurden.
Dies liegt daran, dass Nikons fortschrittliches KI-Modell für maschinelles Lernen in der Lage ist, frühere Informationen zu nutzen, um Merkmale eines Anodenüberhangs und Fehler in den Zellen zu erkennen und zu klassifizieren, unabhängig vom Vorhandensein typischer Rausch- und Scan-Artefakte. Solche Scandaten könnte zu einem Verwirren herkömmlicher Analysemethoden und somit zu falschen Ergebnissen führen, wenn man versucht, die Anoden- und Kathodenschichten automatisch zu segmentieren. Um ein qualitativ hochwertigeres Bild zu erzeugen, müsste viel langsamer gescannt werden, was die Produktivität der Qualitätskontrolle (QK) beeinträchtigt.
Die speziell für die herstellereigenen Röntgen-CT-Systeme der XT H-Serie entwickelte LiB.Overhang-Analyse-Software ermöglicht es, Batteriezellen schnell, genau und zuverlässig zu scannen, entweder inline oder neben der Fertigungslinie. Nikon-Ingenieure nehmen eine Feinabstimmung sowohl der CT-Scan-Parameter als auch der LiB.Overhang-Analyse vor, um die Prüfgeschwindigkeit und Wiederholbarkeit des Systems zu optimieren.
Anodenüberhänge werden von Nikons neuer Software automatisch für jede Schicht im Anoden-/Kathodenstapel berechnet. Dabei wird kein einfaches „Gut/Schlecht“-Ergebnis erzielt, sondern es werden numerische Messungen der kritischen Merkmale vorgenommen, sodass die Kunden die für ihre Bedürfnisse relevantesten Statistiken nutzen können. Beide Verfahren ermöglichen es, Montageprobleme frühzeitig zu erkennen und zu quantifizieren, sodass die Daten zur Optimierung des Fertigungsprozesses, zur Erhöhung des Durchsatzes und zur Verringerung des Ausschusses herangezogen werden können. Inspektionsdaten können in einer Datenbank des Manufacturing Execution Systems gespeichert werden, um eine vollständige Rückverfolgbarkeit jeder einzelnen Zelle zu ermöglichen, die mit den Qualität 4.0-Praktiken im Einklang steht.
Weitere einzigartige Nikon-Technologien spielen eine entscheidende Rolle für den Erfolg dieser Inspektionsanwendung, ohne die die erforderliche Hochgeschwindigkeitsdatenerfassung nicht möglich wäre. Eine von diesen besteht darin, die Durchdringungsfähigkeit der leistungsstarken Mikrofokus-Röntgenquellen des Unternehmens zu nutzen. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Wahl des einzigartigen Rotating.Target 2.0, das rotiert, um die Wärme, die durch die kleine Brennfleckgröße des einfallenden Elektronenstrahls auf der Wolframoberfläche erzeugt wird, schnell abzuleiten, was wiederum eine höhere Leistung als sonst ermöglicht. Auch Nikons Half.Turn CT kann eingesetzt werden, wobei die zu untersuchende Probe während des Röntgenzyklus nicht mehr um 360 Grad gedreht werden muss, sondern nur noch um etwas mehr als 180 Grad, um ausreichend Daten für ein Bild von gleicher Qualität zu erhalten, was die Effizienz der Prüfung verdoppelt. Klicken Sie bitte hier für weitere Informationen.
Über Nikon Metrology
Nikon bietet weltweit eine Vielzahl von Produkten, Dienstleistungen und Lösungen an, die auf fortschrittlicher Optoelektronik und Präzisionstechnologien basieren, die in der mehr als 100-jährigen Geschichte des Unternehmens entstanden sind. Die Gruppe schafft weiterhin neue Werte, die zur Verbesserung der Lebensqualität und der Produktion in einer Vielzahl von Formen beitragen. Die Industrial Metrology Business Unit (IMBU) von Nikon liefert integrierte, optimierte und hochpräzise Lösungen, die nicht nur maßgeschneidert und kosteneffizient sind, sondern auch sofort nach der Implementierung hervorragend funktionieren. www.industry.nikon.com
Im Namen von:
Nikon Metrology Europe EV
Interleuvenlaan 86, B-3001 Leuven, Belgium.
Kontakt: Mona Noujeim, X-ray Marketing Manager Europe
Tel: +32 16 74 01 01
E-Mail: [email protected]
Internet: www.industry.nikon.com
Herausgegeben von:
The Right Image Ltd
PO Box 42, Twickenham, TW1 1BQ
Tel: +44 (0)20 8891 0603
Kontakt: Chris Wright
E-Mail: [email protected]
Internet: www.therightimage.net
