從鋰電關(guān)鍵工序看糾偏傳感器功力

摘要

糾偏傳感器作為激光傳感器的子集，通過檢測絲毫“誤差”，確保鋰電池高質(zhì)、高效生產(chǎn)。

特斯拉投資者日上，馬斯克稱實現(xiàn)可持續(xù)的能源經(jīng)濟需要達到儲能240 TWh，可再生電力30 TWh的目標(biāo)。特斯拉釋放的信號對整個鋰電行業(yè)未來發(fā)展是持續(xù)利好的，同時更多國產(chǎn)品牌也將在鋰電賽道下大方異彩。

國產(chǎn)電池從材料體系創(chuàng)新到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，再到制備工藝的革新，底層創(chuàng)新能力一直“在線”。

從競爭格局來看，寧德時代麒麟電池、比亞迪刀片電池、蜂巢龍鱗甲電池、星恒電源錳基電池等基于材料、工藝、結(jié)構(gòu)等形成的差異化競爭。

不同的電池形態(tài)決定了不同制備工藝，高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）統(tǒng)計，2022年國內(nèi)動力電池裝機量260.93GWh，其中方形電池241.09GWh，占比超92%。從電池工藝來看，目前方形電池以卷繞工藝為主流，而疊片工藝正成為近兩年的發(fā)展趨勢。

從制備工藝看設(shè)備，高工鋰電認為，卷繞機、疊片機作為方形、圓柱電池制造的核心設(shè)備，其精度直接影響了電池出廠的品質(zhì)及安全性，而傳感器作為輔助提高設(shè)備生產(chǎn)精度的重要一環(huán)，相當(dāng)于產(chǎn)線上“信號兵”，通過檢測絲毫“誤差”，確保電池高質(zhì)、高效生產(chǎn)。

目前，傳感器已形成力學(xué)、視覺、激光等不同技術(shù)方向的細分賽道。其中，糾偏傳感器作為激光傳感器的子集，在鋰電制造中通過激光檢測及控制極片邊緣的整齊度、檢測極片及隔膜是否破損，進而保證電池生產(chǎn)的良率及性能。

從鋰電關(guān)鍵工序

看糾偏傳感器“功力”

高工鋰電獲悉，糾偏傳感器在極片邊緣位置的測量和控制起到了關(guān)鍵性作用，從鋰電制造工序來看：

典型場景一，在卷繞工藝中，放卷、蛇形彎及入卷糾偏傳感器的精度及測量速度直接影響到電芯卷繞的質(zhì)量和極片破損檢測的準(zhǔn)確率。

典型場景二，在疊片工藝中，使用糾偏傳感器測量隔膜邊緣位置，確保Z字疊片時隔膜邊緣位置的準(zhǔn)確性。

典型場景三，在涂布工藝中，使用邊緣測量傳感器同樣可有效保證極片涂布邊緣位置的精確性；還可確保涂布邊緣與極片邊緣的平行度及間距的精確性。

多元應(yīng)用場景下，蓋澤傳感推出GS-EM和GS-LM兩大邊緣測量傳感器系列王牌產(chǎn)品，以更優(yōu)越的性能、更快的測量速度以及多樣化的功能，全面助力鋰電池生產(chǎn)提速。

蓋澤傳感，以國產(chǎn)化檢測設(shè)備賦能半導(dǎo)體行業(yè)，助力半導(dǎo)體精密制造；并同步切入鋰電池賽道，洞察極片制備痛點，以激光傳感器“武裝”卷繞機、疊片機、涂布機等設(shè)備，提升鋰電池制造精度、速度。

GS-EM系列高精度邊緣測量傳感器，擁有行業(yè)領(lǐng)先的4KHz超高采樣頻率，重復(fù)精度可達5μm，其超小的機身設(shè)計，適用于各種安裝環(huán)境。

GS-LM系列邊緣測量傳感器，采用一體鏡面反射方式，無需額外安裝反光板。測量頻率可達2KHz，重復(fù)精度為0.03mm。

糾偏傳感器助力

卷繞工藝“高精度+高良率”

從行業(yè)內(nèi)看，卷繞工藝由于發(fā)展時間長、成本低、效率和良率高、產(chǎn)業(yè)配套成熟，目前還是動力電池制備的主流工藝。不僅如此，隨著圓柱電池在未來的逐步放量，卷繞工藝的提升將加速其產(chǎn)業(yè)化進程。

然而，卷繞工藝存在折彎處容易掉粉、產(chǎn)生毛刺、極片膨脹、隔膜拉伸等潛在問題，諸如此類問題都會導(dǎo)致整個電芯報廢，設(shè)備需要保證極片與隔膜入卷時料線的一致性，同時檢測出極片是否存在破損。

在此情況下，蓋澤GS-EM012糾偏傳感器擁有5μm重復(fù)精度及最高4kHz采樣頻率，即使卷繞機以高速度運轉(zhuǎn)，仍可檢測出極小的極片破損并確保糾偏的精確性。此外，該系列糾偏傳感器獨創(chuàng)的粉塵臟污報警功能，可有效防止極片粉塵掉落堆積所造成的測量值誤差。

此外，在卷繞機入卷過程中對入卷精度有著極高的要求，且需準(zhǔn)確檢測出極片和隔膜上是否有破損。

卷繞機在放卷以及卷繞過程中也需保證料線的前后一致性，以防止極片在入卷前料線就已經(jīng)跑偏，造成因位移量過大導(dǎo)致的撕裂、飛帶、糾偏機構(gòu)糾死等問題。

卷繞機放卷及蛇形彎糾偏方面，可使用蓋澤GS-LM024、GS-EM030系列產(chǎn)品。該系列糾偏傳感器擁有更寬的量程范圍，即使極片換卷時搭邊偏差較大，仍可確保搭邊前后極片均在測量范圍內(nèi)。

糾偏傳感器

“加速”疊片工藝滲透鋰電制造

儲能市場，方形疊片工藝在儲能鋰電池的滲透率將快速提升。

目前，儲能市場以280Ah電芯為主流，大容量電芯對電池整體的空間利用要求更高，疊片工藝可以有效減少卷繞工藝在拐角弧度上的空間浪費，不僅可以降低成本，在相同空間下可容納更多的極片，進一步提高電芯容量及電池的能量密度。

然而，解決疊片工藝的良率問題才能進一步加速在儲能領(lǐng)域的滲透。

對此，使用蓋澤GS-EM012/GS-EM030傳感器，在入疊過程中可對隔膜邊緣實時糾偏，確保疊片后裸電芯邊緣的整齊度；此外，GS-EM系列糾偏傳感器可有效檢測到隔膜破損，防止由于隔膜破損造成的陰陽極短路。

為尋求更加極致的生產(chǎn)效率，動力、儲能電池企業(yè)已開始在產(chǎn)線上導(dǎo)入切疊一體機，將極片分切段與疊片段融合在一起，對極片的良率要求更高。

對此，使用蓋澤GS-EM系列糾偏傳感器測量極片邊緣實時位置，配合糾偏機構(gòu)對切疊一體機極片運動過程實現(xiàn)糾偏，確保料線不跑偏以及分切極片尺寸的精確性。

回歸鋰電池制造場景，蓋澤GS-EM系列產(chǎn)品體積尺寸小，僅62mm*21mm*9.6mm，適用于各種安裝環(huán)境。此外，為應(yīng)對特殊的安裝環(huán)境，蓋澤制作了90度轉(zhuǎn)角配件可供選配。

為適應(yīng)不同距離的安裝，蓋澤團隊利用獨特的光學(xué)設(shè)計和校準(zhǔn)，將GS-EM最大安裝距離突破至300mm，還采用了超高分辨率CMOS感光元件，使該系列傳感器擁有5μm的重復(fù)測量精度。

值得一提的是，蓋澤GS-EM系列傳感器測量頻率最高可達4KHz，可在高速狀態(tài)下檢測到更小的缺口，跟上鋰電池產(chǎn)線速度，最大化提高生產(chǎn)效益，為電池廠提質(zhì)增效。此外，蓋澤獨創(chuàng)的粉塵臟污報警功能，可有效防止由于極片粉塵掉落堆積所造成的測量值誤差。

總的來看，糾偏傳感器作為鋰電制造較為細分的賽道，在規(guī)?；a(chǎn)下賦予產(chǎn)線更高的經(jīng)濟價值。隨著鋰電產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，上游材料、設(shè)備也將進入新一輪的革新，對糾偏傳感器性能要求更高，蓋澤傳感將與鋰電行業(yè)同頻共振，聚焦生產(chǎn)痛點，持續(xù)賦能鋰電制造。

審核編輯：劉清