Medidor de espesor en línea para placas de electrodos de baterías WEBFREX3ES

Junto con el interés generalizado por las energías renovables y las iniciativas encaminadas a lograr una sociedad descarbonizada, la electrificación de los automóviles, como los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de energía (ESS), atraen ahora la atención. Una tecnología clave para estas iniciativas son las baterías recargables, en particular las de iones de litio. El revestimiento de los electrodos es un importante proceso de fabricación que determina la calidad de las baterías de iones de litio. Un mal acabado podría incluso provocar accidentes graves, como la ignición, al utilizar las baterías. La calidad y el rendimiento dependen en gran medida de que los materiales del cátodo y el ánodo estén recubiertos uniformemente, por lo que es importante medir y controlar con precisión la calidad del recubrimiento.

Aquí presentamos la solución de Yokogawa en el proceso de recubrimiento y WEBFREX3ES, un medidor de espesor en línea para láminas de electrodos de baterías.

 

Visión general

Más de 50 años de rendimiento en la medición de películas, más de 10 años de experiencia en el suministro a los principales fabricantes de baterías

Experiencia en la entrega a los principales fabricantes de baterías

Las baterías de iones de litio se fabrican actualmente en todo el mundo, pero su uso práctico se inició en Japón y se extendió rápidamente por todo el mundo a partir de la década de 2000.
Yokogawa lleva más de 50 años desarrollando tecnologías para controlar y medir la calidad de las hojas en línea en el proceso de fabricación de papel y películas antes de que se lanzara WEBFREX3ES en 2010.
Desde entonces, Yokogawa ha dado soporte a centros de producción y ha suministrado WEBFREX3ES a más de la mitad de las 10 empresas más importantes del mundo. Además de las baterías recargables, WEBFREX3ES también se utiliza ampliamente en los centros de producción de condensadores cerámicos multicapa (MLCC) y contribuye a mejorar la calidad y los costes de producción.
El know-how acumulado a lo largo de muchos años en la supervisión y mejora de las operaciones in situ es el punto fuerte del medidor de espesores de Yokogawa, y se utiliza eficazmente para el WEBFREX3ES actual.

 

 

Control preciso del peso de las capas, mejora de la calidad/coste y gestión colectiva de la fabricación mediante los datos del peso de las capas

Le proporcionaremos no sólo sistemas de "vigilancia" precisos, sino también otros valores.

WEBFREX3ES permite realizar mediciones precisas, de alta velocidad y alta resolución con un bastidor y un sensor de alto rendimiento. Además, le proporciona un rico entorno de supervisión con interfaces de fácil uso, gran visibilidad y flexibilidad.

Contribuye no sólo a supervisar los pesos de recubrimiento, sino también a mejorar la calidad y los costes en línea utilizando el software de control automático de recubrimiento de Yokogawa (como opción*).
*Se requiere consulta si desea añadir esta opción.

Además, puede corresponder a comunicaciones externas, y apoyar la gestión colectiva de la fabricación y las comunicaciones con instalaciones externas en coordinación con MES.

Detalles

Marco

WEBFREX3ES puede medirse hasta en cinco posiciones diferentes (#1 a #5). El grosor de la lámina antes del recubrimiento, los pesos de recubrimiento respectivos para sus lados frontal y posterior justo después del recubrimiento (#2 y #4) y después del secado (#3 y #5) se llevarán calculando la diferencia utilizando los valores medidos de cada marco.

WEBFREX3ES consta de dos partes: un cuerpo principal de bastidor y una caja local.

El cuerpo del bastidor está equipado con el sensor dedicado y puede medir el grosor escaneando las hojas de un extremo a otro. Por su parte, la caja local aloja el procesador del bastidor, el controlador del motor y el procesador síncrono multibastidor, y puede instalarse a cierta distancia del cuerpo del bastidor.

Configuración del bastidor (vista lateral)

 

 

Configuración del bastidor (vista superior)

 

 

Mediciones de alta velocidad y resolución mediante motores lineales

WEBFREX3ES está equipado con motores lineales, que nos han permitido realizar mediciones de alta resolución realizando un escaneo de alta velocidad con el menor tiempo de 3 segundos para un solo sentido.
Esto permite realizar mediciones suficientes incluso en líneas de producción con capacidad de producción a alta velocidad y controlar con precisión las partes del borde de los electrodos consideradas importantes a la hora de laminarlos.

Mediciones de alta velocidad y resolución

 

 

Medición precisa del peso del abrigo con un sistema de medición síncrono

Medición precisa del peso de la capa con un sistema de medición sincronizado Los datos del peso de la capa pueden determinarse calculando la diferencia entre los pesos base de un objeto sin recubrir y uno recubierto. Dado que los pesos base medidos en los marcos respectivos incluyen el grosor desigual de la lámina y las fluctuaciones de los pesos de la capa, la "medición sincrónica" que hace coincidir los puntos de medición antes y después del recubrimiento sería un proceso extremadamente importante para calcular pesos de capa precisos.
Los pesos exactos de la capa pueden medirse sin verse afectados por las fluctuaciones de la lámina utilizando motores lineales con una resolución de posicionamiento de alta precisión, además de mejorar la velocidad de comunicación entre los bastidores instalados antes y después del recubrimiento.

 

Medidas para evitar la contaminación por polvo

La contaminación por polvo en las láminas de electrodos puede provocar un cortocircuito que, a su vez, puede provocar la ignición durante el uso de las baterías. Para evitar que esto ocurra, se ha instalado una cubierta que impide que el polvo se disperse en la parte del motor lineal situada encima de las láminas. Además, los motores lineales se han diseñado para generar menos polvo por fricción en comparación con los motores de correa convencionales.

Sensor

Se trata de un sensor de transmisión que utiliza rayos beta o rayos X.
Ambos son sensores sin contacto y miden continuamente el objeto con gran precisión sin dañarlo.
Cuando la radiación emitida por la fuente de radiación o el tubo de rayos X se transmite a través de las láminas de electrodos a medir, se mide el peso (peso base) por unidad de superficie aplicando el principio de la atenuación en función del peso de la lámina.
La medición del peso base permite detectar las variaciones no sólo del espesor sino también de la densidad, a diferencia del tipo láser que sólo mide el espesor (um).

Rango de medición

Sensor de rayos beta (fuente de radiación:85Kr)

Rango de medición: 0 a 1200 g/m2

Sensor de rayos X (tubo de rayos X de reflexión y blanco de tungsteno)

Rango de medición: 0 a 600 g/m2

Interfaz

Operación Pantalla que no pasa por alto ningún cambio menor

Se prepara una variedad de pantallas de operación adecuadas a los propósitos, tales como perfiles apropiados para el monitoreo en tiempo real, Perfil 2D/3D apropiado para el monitoreo y análisis de las tendencias completas, perfiles ampliados apropiados para el monitoreo de los bordes, y perfiles de tendencia de zona apropiados para el monitoreo de las tendencias de la capa de franja.
Desde estas pantallas de operación, es posible que los usuarios configuren las pantallas según sus preferencias.
Les ayudaremos a visualizar y comunicar oportunamente la información necesaria, y a emitir un juicio rápido.

Además, su función de alarma puede ayudar a prevenir la supervisión de la no conformidad de la calidad mediante la salida de la alarma para la parte externa de WEBFREX3ES en coordinación con los sistemas del usuario, como un sistema de recordatorio con zumbador y MES cuando se supera el valor objetivo.

Perfil liso, perfil superpuesto y panel de control

Arriba: Perfil, Centro: Perfil de superposición, Abajo: Frame Control (para comandos de operación)

→ Planteamiento óptimo de la supervisión general, etc.

 

Perfil 3D

Perfil 2D/3D

→ Enfoque óptimo del seguimiento y análisis de las tendencias generales

 

perfil de tendencia de la zona

Arriba: Tendencias zonales respectivas de las partes revestidas izquierda y derecha
Parte inferior: Perfil y tendencias zonales respectivas de las piezas revestidas izquierda y derecha

→ Adecuado para supervisar las tendencias de las piezas con revestimiento de franjas.


Ajuste sencillo de las mediciones

Aunque la sintonización se realiza normalmente aplicando algunos cálculos complicados, en el caso de WEBFREX3ES, la sintonización automática se realiza simplemente introduciendo los valores medidos de cada marco. No es necesario que pregunte cada vez a los ingenieros encargados del medidor de espesor.
Además, los valores ajustados se pueden guardar según cada Receta (grado) y también se pueden llamar sin problemas aunque se cambie de grado en el proceso de fabricación.

Control automático del recubrimiento

Se espera que el software de control automático del recubrimiento (opcional) reduzca las horas de mano de obra de la operación, persiga mejoras de calidad tan altas como las que no se pueden conseguir manualmente y evite pérdidas de producción mediante los procesos de mejora del rendimiento y reducción del tiempo de preparación de la línea de producción.

Acortar el tiempo de convergencia al arrancar la línea

Reducir las variaciones de calidad

 

 

Coordinación con MES y equipos externos

WEBFREX3ES puede comunicarse con sistemas y equipos externos y puede crear una red abierta. No sólo es posible emitir externamente los datos de medición, el estado de funcionamiento del medidor de espesor y la alarma de calidad anormal, sino también enviar las operaciones de comando como el escaneo desde el exterior.
Puede contribuir a la gestión centralizada de la producción en coordinación con otros equipos de línea mediante la comunicación con MES, etc.
También puede comunicarse con equipos como las máquinas de revestimiento.

Click here for the solutions for batteries other than WEBFREX3ES.

Coordinación con MES y equipos externos

Mejora de la calidad y resolución de problemas a partir de datos anteriores

Los datos de medición pueden guardarse automáticamente en tiempo real.
Por lo tanto, es posible gestionar el perfil correspondiente a los números de lote del producto y ofrecer una trazabilidad fiable a la hora de analizar la causa en caso de problemas.

"Profile Stack Server" y "3D Profile Window" están disponibles para funciones de gestión de calidad y producción como software opcional.

Función de servidor de pila de perfiles

Los datos de perfil de las hojas de electrodos recubiertas con el material de electrodos pueden guardarse automáticamente en tiempo real.
Dado que cada perfil se guarda en función de la longitud de la hoja, es posible gestionar los perfiles correspondientes a los números de lote del producto.
También es posible guardar datos de perfiles a largo plazo y volver a consultarlos fácilmente.
La conectividad abierta y la estructura de la base de datos facilitan la consulta de los datos de los sistemas de los usuarios y una gestión eficaz de la calidad.
Además, es fácil ampliar la capacidad de almacenamiento de datos, ya que se utilizan ordenadores de uso general.


Función de visualización de perfiles 3D

Los datos de perfil que Profile Stack Server ha recopilado pueden mostrarse y analizarse como un gráfico tridimensional.
Los perfiles, así como las tendencias en la dirección de la máquina, pueden mostrarse en función de los patrones de recubrimiento, como el recubrimiento intermitente y el recubrimiento por franjas. Además, se pueden ampliar y mostrar los puntos que se desea analizar, lo que resulta útil para las actividades de mejora de la calidad y el análisis de problemas pasados.

Función de visualización de perfiles 3D

Normas aplicables

El marco Compact O y el sensor de rayos X Beta pueden ajustarse a las siguientes normas según el destino.
Póngase en contacto con nuestros representantes de ventas para conocer los detalles al instalar el sensor de rayos X.

Destino

Categoría

Nº estándar

China

Norma de seguridad

Normas nacionales de China
GB30439.1

UE

Norma CEM

[Marcado CE] Directiva CEM
EN 55011
EN 61000-6-2
EN 61000-3-2
EN 61000-3-3

Norma de seguridad
(Maquinaria y electricidad)

[Marcado CE] Directiva sobre máquinas
EN ISO 12100
EN 60204-1
EN ISO 13849-1

RoHS

EN IEC 63000

US

Norma de seguridad

NFPA79

 

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