Markering av defekter bidrar till att förbättra kvaliteten på litiumbatterier

Att upptäcka och åtgärda fel så tidigt som möjligt är ett avgörande steg i alla tillverkningsprocesser. I det här inlägget beskrivs hur Matthews-skrivare används tillsammans med avancerade sensorer för att placera 2D-koder bredvid felaktiga områden under en beläggningsprocess. Detta gör det enkelt för automatiserade maskiner att skära bort och eliminera det felaktiga området, vilket förbättrar produktkvaliteten och jämnheten.

Den globala efterfrågan på litiumjonbatterier förväntas öka kraftigt under det kommande decenniet. Enligt McKinseykommer efterfrågan att öka med cirka 27 % per år fram till 2030. I takt med att efterfrågan – och konkurrensen – ökar kommer trycket på tillverkarna att producera kvalitetsprodukter till låga kostnader bara att intensifieras. 

Litiumbeläggningar spelar en avgörande roll för batteriets prestanda och säkerhet. Vid tillverkningen av litiumbatterier är det avgörande att upptäcka defekter i dessa beläggningar i ett tidigt skede för att säkerställa batteriets prestanda och säkra drift. Att upptäcka defekter tidigt bidrar också till att förbättra effektiviteten och sänka de totala tillverkningskostnaderna.  

Låt oss titta på hur ett automatiserat detekteringssystem, integrerat med skrivare från Bläckstråle och utvecklat i samarbete med Matthews och ledande batteritillverkare, kan bidra till att lösa ett centralt problem – nämligen hur man på ett exakt sätt kan upptäcka, lokalisera och åtgärda defekter i realtid.  

Det kostsamma problemet med beläggningsfel  

Ett av de vanligaste felen vid tillverkningen av litiumbatterier är ojämna litiumbeläggningar på både anod- och katodfolierna.  

En slurry med litiumbeläggning appliceras på en metallrulle (koppar eller aluminium), men appliceringen blir inte alltid jämn. Detta kan orsaka allvarliga problem med batteriets prestanda. En ojämn beläggning av katoden eller anoden leder till exempel i slutändan till en bristfällig batterikonstruktion och skapar en överhettningspunkt, vilket kan sänka batteriets verkningsgrad och förkorta dess livslängd. 

Utmaningen för tillverkare av litiumbatterier är att upptäcka dessa beläggningsfel under tillverkningsprocessen för att säkerställa att de inte orsakar problem längre fram i kedjan.  

Genom att upptäcka och märka defekter redan i ett tidigt skede i produktionslinjen kan tillverkarna identifiera och sortera bort materialet innan det förvandlas till en färdig produkt.  

Markering av fel på produktionslinjen 

Genom att använda Bläckstråle -skrivare att märka kan man upptäcka defekter under beläggnings-, valsnings-, skärnings- och skärningsprocessen, vilket avsevärt kan förbättra kvalitetshanteringen av litiumbeläggningar. När beläggningarna appliceras på anod- och katodfolier utvärderar en tjockleksmätare och kamerabaserade sensorer beläggningens kvalitet och fastställer om det finns några defekter.  

Om en defekt upptäcks skrivs en 2D-streckkod ut på folien bredvid det defekta området. Streckkoden klassificerar även defekten. Exempelvis är veck eller förskjutningar vanligtvis stora defekter som kan påverka cellens prestanda avsevärt och bör klassificeras som produktions spill.  

Längre fram i linjen läser en annan maskin av streckkoden och skär bort just den delen av beläggningen.  

Komponenter för märkning av defekter 

För att vara effektiv måste varje lösning för felmärkning – oavsett om det gäller batteritillverkning eller någon annan tillverkningsprocess – anpassas efter tillämpningens krav, inte tvärtom. Med utgångspunkt i vår djupa branschkompetens och vårt omfattande produktsortiment har Matthews utvecklat och implementerat en komplett lösning för felmärkning som uppfyller alla kritiska krav. Här är vad som gör att den fungerar.  

Höghastighetsutskrift: Under produktionen rör sig batterifolierna med hastigheter över 240 m/min och kräver en utskriftsupplösning på minst 150 dpi – specifikationer som ligger väl inom de nominella hastigheterna för L-seriens TIJ (Termisk bläckstråleskrivare) skrivare vid den upplösningen.  

Snabbtorkande bläck: När fel identifieras och märkningar appliceras finns det ingen tid att vänta på att bläcket ska torka. För att hålla produktionslinjen igång använder lösningen mycket snabbtorkande bläck i kombination med en LED-värmelampa. Detta säkerställer att märkningen är helt torr innan den kommer i kontakt med rullarna, där den annars skulle kunna fastna eller smeta ut.  

Kompakt och mångsidig konstruktion: Skrivhuvudena för denna tillämpning behövde vara så små som möjligt; flera skrivhuvuden är monterade på en arm placerad strax ovanför materialen. Detta pekade på användningen av L1- TIJ (Termisk bläckstråleskrivare) -skrivhuvuden, som använder en fjärrmodul kallad L-Link för att hantera anslutningen mellan MPERIA-skrivkontrollen och skrivhuvudena. För maximal flexibilitet kan L-Link placeras upp till 2 meter från skrivhuvudena och varje modul kan styra upp till fyra skrivhuvuden.  

Fullständig kontroll och integration: MPERIA-styrenheten MPERIA-styrenheten gör det möjligt för användarna att styra varje skrivhuvud . Detta eliminerar risken för fördröjningsfel vid trigger , ett vanligt problem vid markeringssystem märkningssystem där utskrifts inte kan styras oberoende av varandra. MPERIA är den enda utskriftsstyrenheten som finns på marknaden idag som kan stödja flera skrivhuvudskonfigurationer med helt oberoende, fördröjningsfri drift samt integration med sensorer och andra system. 

Fördelar med felmarkering 

Matthews höghastighetssystem för inline-märkning är utformat för att upptäcka defekter när kol- och litiumbeläggningar appliceras på koppar- och aluminiumfolie. 

Denna lösning ger batteritillverkare ett kostnadseffektivt och tillförlitligt sätt att förbättra kvaliteten och jämnheten. Detektering och märkning direkt i produktionslinjen är särskilt fördelaktigt, eftersom det gör det möjligt för operatörerna att göra korrigeringar i realtid, vilket sparar tid och resurser och sänker tillverkningskostnaderna. 

Eftersom streckkoden innehåller information om felet kan tillverkarna även analysera uppgifterna och dra slutsatser som bidrar till att förbättra processerna på sikt. 

Låt inte fel glida förbi obemärkt. 

Att upptäcka och åtgärda fel är ett avgörande steg i alla tillverkningsprocesser. Det säkerställer produktens kvalitet och prestanda samt minskar spill avfall. Genom att använda Bläckstråle -skrivare att märka för att identifiera brister under kontrollprocessen kan tillverkarna förbättra kvalitetskontrollen och leverera en pålitlig och högpresterande produkt – vilket i sin tur ger betydande positiva effekter på resultatet.  

Kontakta Matthews för mer information och för att ta reda på hur vi kan ta fram en skräddarsydd lösning för felmärkning till just er produktionslinje. Fyll i kontaktformuläret nedan så hör vi av oss.