五架射线面密度同步测量仪的发展与应用

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伴随着锂电行业蓬勃发展，锂离子电池已渗透到了众多行业：娱乐、通讯、交通、能源等等。锂离子电池已成为人类社会发展不可或缺的存在。放眼望去这些年大成精密作为锂电行业的参与者与见证者，时刻关注行业动态发展的同时也努力为中国锂电行业发展奉献着自己的力量。

锂离子电池的正极与负极，都涉及浆料，即活性物质往集流体涂覆的问题，活性物质涂覆的均匀性直接影响电池的质量，因此极片涂布工序是锂离子电池生产的的核心工序之一。

在锂电市场的需求驱使下，高效、高质、低成本，催生了众多创新。锂离子电池涂布工序涂布机最易让人捕捉到的创新一是辊宽业内1600mm辊宽测厚仪已不乏成功应用案例，涂覆宽度较之前提升数倍；其二是锂电涂布机涂布速度已突破100m/min，锂电池厂家涂布稳定生产速度也已达到80m/min；其三则是针对涂布面密度一致性提升，引入可自动调节千分尺模头。

出色的产品离不开优秀的生产设备，可靠的锂电池设备作为生产工艺设备，直接决定了锂电池的品质和一致性，而对于涂布工序可靠的面密度测量仪是涂布一致性的关键之一。相对涂布工序涂布机性能的提升，传统面密度测量仪性能相形见绌，若将传统面密度测量仪应用在高性能涂布拉线上，传统面密度测量仪的面密度数据滞后性缺点被放大数倍，难以满足涂布工序面密度一致性的检测，严重影响涂布效率与品质提升。因此大成精密开发了五架射线面密度同步测量仪。

五架射线面密度同步测量仪是基于大成精密耕耘锂电数年的众多锂电池极片测量技术成果上的再次创新，它具备了过往大成面密度测量仪的各项功能：

五架射线面密度同步测量仪

五架射线面密度同步测量仪摆放示意图

一、湿膜测量:湿膜测量一直是业内不衰的话题。大成精密从2014年就开始布局湿膜测量，湿膜检测可以减少面密度数据滞后性，提高检测效率并帮助客户降低了生产成本。关于湿膜测量大成先后与A公司、哈尔滨光宇，中科院广州工业研究所合作并成功应用，填补了国内锂电池湿膜检测技术空白。

二、净涂覆量测量：净涂覆量的一致性是涂布工序极片质量的核心指标：涂覆是将正负极浆料分别涂覆在正负极集流体上，对于传统涂布工序多是测量涂覆量加集流体的总面密度，或是减去固定集流体面密度的方式来监控净涂覆量。以上两种方式无论采用哪种方式，都避免不了集流体自身面密度的波动对实际净涂量的影响。对于此问题业内采用多台面密度测量仪，分别对集流体、单面极片、双面极片的面密度进行同步跟踪检测，在涂布生产过程中，多台面密度测量仪同步测量相同位置，通过后方面密度测量仪测得值减去前方面密度测量仪测得值得到净涂覆量。若要保证测得净涂量量的准确性，就必须保证同步跟踪的精度。大成的同步测量技术是采用工业控制主机 + 运动控制器（EtherNet + EtherCAT)通过对编码器偏差进行实时补偿，以及涂布走带位置和扫描运动位置实时差补运算，使得每台扫描架的“扫描运动与机台走带运动合成轨迹”精确重合，从而保证净涂覆量准确。下图数据采集背景：阳极单面涂布，共生产一卷2000米第一台面密度测量仪测量涂布前铜箔变异第二台面密度测量仪测量涂布后的极片总重。在生产过程中铜箔和极片总重同时发生变异通过双架差量测得静涂量基本稳定，净涂覆量有效的监测对锂电池极片意义重大。

三、湿膜数据闭环联动：把每1mm的湿膜面密度测量数据（参与调节的数据总面密度与净涂覆量可选）与自动调节千分尺模头联动形成闭环，有效的减轻了人力的投入，并提高了产品的一致性。

大成在研发五架射线面密度同步测量仪的过程中掌握了国外友商视之为禁脔的湿膜测量核心Knowhow。当浆料不产生异常突变时，锂电池极片湿膜与干膜测量趋势基本一致，干湿膜相关性＞90%以上，可以说湿膜测得曲线就是干膜的曲线，日常生产中员对模头调节过后，马上就可以看到极片干膜面密度趋势，面密度异常时可很快就调节回工艺范围大幅减少了“高速双层涂布机调机时，集流体与浆料浪费的问题。稳定准确的湿膜面密度测量数据使得自动调节千分尺模头调节量更容易量化，且调节效果也较传统干膜闭环大幅提升。

五架射线面密度同步测量仪实测数据分析

双面湿膜与双面干膜净涂覆量的相关性

时至今日五架射线同步面密度测量仪已在客户现场稳定应用2年左右，对于高速宽幅涂布拉线来说，此设备的实际应用为客户解决了重要生产质量管控难的问题。大成在极片测量技术方面一直处于快速发展的锂电行业最前沿，大成投之创新行业回之市场。

行业高速的发展对于极片的质量要求也越来越高，需要管控和监测的地方也越来越多，下一篇介绍大成新研发出的宽幅CDM一体机。