Monitorování kalu a vrstvy elektrod

Tepelné monitorování suspenze a elektrodového filmu v lithium-iontových bateriích během výroby

In-line infračervené monitorování teploty elektrodových plechů a suspenzí při velkoobjemové výrobě bateriových článků

Výzva

Udržování viskozity suspenze během nanášení elektrod je obtížné kvůli přísným požadavkům na teplotu, nízké emisivitě materiálu a stísněnému prostoru kolem nanášecí trysky, což komplikuje přesné a konzistentní sledování teploty na lince.

Řešení

Integrací krátkovlnného infračerveného snímače schopného přesně měřit nízké teploty se stává nepřetržité in-line monitorování fólie a suspenze v blízkosti místa nanášení povlaku proveditelným i ve stísněných instalačních prostorech.

Výhody

  • Zajišťuje konzistentní viskozitu suspenze pro optimální nanášení povlaku.
  • Umožňuje stabilní procesní podmínky při vysokorychlostní velkoobjemové výrobě.
  • Zlepšuje rovnoměrnost elektrodového plechu a elektrický výkon.
  • Snižuje výkyvy kvality způsobené kolísáním teploty.
  • Umožňuje snadnou integraci do kompaktních a překážejících uspořádání strojů.

Potřebujete něco podobného?

Vliv teploty na rovnoměrnost a viskozitu suspenze při povlakování elektrod baterií

Každý akumulátor se skládá z několika jednotlivých článků. V lithium-polymerových bateriích se používají sáčky, známé také jako kávové sáčky. Každý sáček obsahuje několik párů anod a katod oddělených tenkou polymerní vrstvou zvanou separátor. Celá sáček je naplněna polotekutým elektrolytem, ​​který usnadňuje transport iontů během vybíjení a nabíjení. Elektrody jsou tenké filmy mědi nebo hliníku potažené aktivním materiálem. Tyto materiály se zpracovávají do suspenze smícháním s rozpouštědly a pojivy. Tato směs, známá jako suspenze, se nanáší na kovovou fólii, která slouží jako substrát a vodič.

Během procesu nanášení povlaku musí být suspenze udržována v optimálním teplotním rozmezí přibližně 60 °C až 80 °C, aby byla zajištěna správná viskozita pro aplikaci. Jakmile je suspenze nanesena na kovovou fólii (sběrač proudu) a uschnuta, výsledná vrstva se nazývá kompozitní vrstva. Tato vrstva se poté lisuje kovovým válcem, aby se zvýšila její pevnost, optimalizovala její hustota a zlepšila elektrická vodivost a přilnavost aktivních materiálů. Tento proces se nazývá kalandrování.

Po kalandrování se potažené fólie nařežou do požadovaných tvarů a vylisují se z nich elektrody. Tyto elektrody se sestaví do bateriového článku pomocí vícevrstvého navíjení nebo stohování. Nakonec se článek naplní elektrolyty a hermeticky uzavře.

Kvalitu lithium-iontových baterií lze zlepšit zajištěním rovnoměrnosti tloušťky elektrodového plechu a optimalizací elektrických vlastností, které se mění během procesů sušení a lisování. Pro udržení rovnoměrnosti musí být viskozita suspenze optimální, což vyžaduje pečlivé sledování teploty suspenze i fólie během výroby.

Inline infračervené monitorování teploty elektrodových plechů při velkoobjemové výrobě bateriových článků

Infračervený pyrometr je ideálním nástrojem pro monitorování teploty fólie a suspenze v lince. Tato aplikace však představuje výzvy, jako je emisivita materiálu, rozsah nízkých teplot, rychlost a omezený prostor dostupný pro snímací hlavu.

Aktivní materiál se nanáší tryskou na nekonečný kovový film. Cílem je měřit teplotu pohybující se fólie v blízkosti trysky v místě nanášení povlaku. Konvenční pyrometry s dlouhými vlnovými délkami v rozsahu 8 µm – 14 µm s tímto úkolem bojují kvůli tenké vrstvě aktivního materiálu, která poskytuje nízkou emisivitu. Místo toho je lepší infračervený senzor s krátkou vlnovou délkou, protože dokáže zachytit vyšší emisivitu materiálu při nižších vlnových délkách. Mnoho infračervených senzorů s krátkou vlnovou délkou je však navrženo pro vyšší teplotní rozsahy, takže potřebný měřicí rozsah 60 °C až 80 °C je značným omezením.

Kromě toho je uspořádání stroje velmi stísněné a překážkové, což představuje další výzvu. Prostor dostupný pro instalaci infračervené snímací hlavy je omezený, protože pyrometr musí být umístěn blízko pohybující se fólie, aby bylo možné dosáhnout přesných údajů. Tento stísněný instalační prostor vyžaduje kompaktní a přesný infračervený pyrometr, který zajistí efektivní sledování teploty a udrží kvalitu a konzistenci procesu povlakování elektrod. Toto pečlivé sledování je klíčové pro dosažení rovnoměrnosti a viskozity potřebné pro výrobu vysoce kvalitních baterií.

V této aplikaci je Optris CT3ML ideálním řešením pro tato omezení. Pyrometr nepřetržitě poskytuje přesné údaje o teplotě filmu, což umožňuje přesné sledování a udržování stabilních procesních podmínek.

Překonávání problémů s emisivitou, omezení nízkých teplot a stísněných prostor s Optris CT3ML

Většina krátkovlnných infračervených senzorů obvykle pracuje při vysokých teplotách, často nad 250 °C. Optris CT3ML však vyniká svou schopností pracovat při vlnové délce 2,3 µm a teplotním rozsahu od 50 °C. To mu umožňuje splnit oba klíčové požadavky: měření na krátké vlnové délce vhodné pro kritické materiály a přesné monitorování nízkých cílových teplot pod 100 °C.

Optris CT3ML je navržen nejen pro optimální výkon, ale také s ohledem na praktické aspekty. Jeho kompaktní velikost s malou snímací hlavou se závitem M12 zajišťuje snadnou instalaci a přesné zaměření i v těsných a omezených prostorech. To je obzvláště důležité v průmyslovém prostředí, kde je prostor často omezený.

Pyrometr navíc podporuje rychlý expoziční čas pouhých 1 ms, což umožňuje monitorování v reálném čase a rychlé úpravy výrobního procesu. Tato rychlá doba odezvy je klíčová pro udržení konzistentní kvality a zajištění stability výrobních podmínek.

Kombinace těchto pokročilých funkcí dělá z Optris CT3ML vynikající volbu pro aplikace vyžadující přesnou regulaci teploty a rychlou odezvu. Jeho schopnost efektivně pracovat v omezeném instalačním prostoru a zároveň poskytovat přesné údaje o teplotě zajišťuje optimální výkon. Schopnost Optris CT3ML udržovat přísné teplotní požadavky nezbytné pro vysoce kvalitní výrobní procesy vzbuzuje důvěru v infračervené snímání teploty.

Potřebujete něco podobného?

Výběr z nabídky měřicích přístrojů...

Máte zájem o něco podobného? Zajímá Vás cena?

Zašlete nám kontakt, ozveme se Vám. Případně jsme k zastižení zde:

tm@trinstruments.cz

+420 541 633 670

Kontakt

TR instruments spol. s r.o.

      Looking for reseller ?

Are you looking for
a sales partner?

More info