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在線麵密度測量係統(塗布)

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X射線麵密度測量係統(鋰電池正極)

簡介:無輻射汙染,環保豁免,壽命長。由於X射線對被測材料原子序數的靶向選擇特點,它隻適用於電池正極極片(鋁基材)的塗布麵密度檢測。係統是專門為鋰電池正極多元複合材料、磷酸鐵鋰、三元、錳酸鋰、鈷酸鋰體係等以及...
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在線檢測克重係統安裝在塗布生產線中,探頭來回掃描,實時在線檢測極片克重量的橫向和縱向變化趨勢,發現克重波動及時報警,以提示操作人員及時調整生產參數,從而使極片保持更好的一致性,提高效率產量,降低次品率和生產成本。無輻射汙染,環保豁免,壽命長。由於X射線對被測材料原子序數的靶向選擇特點,它隻適用於電池正極極片(鋁基材)的塗布麵密度檢測。係統是專門為鋰電池正極多元複合材料、磷酸鐵鋰、三元、錳酸鋰、鈷酸鋰體係等以及負極鈦酸鋰的麵密度在線檢測設計的一款全新概念的自動檢測控製係統,其性能指標完全可以和國際頂級同類產品相媲美。

係統組成

本係統包含3台X射線麵密度檢測儀,分別安裝在:

1、麵密度1,安裝在基材放卷端後,塗布前,檢測基材的麵密度;

2、麵密度2,安裝在單麵塗布烘箱後,極片收卷前。可以檢測單麵極片烘幹後的總麵密度,以及單麵塗布麵密度(麵密度2-麵密度1);

3、麵密度3,安裝在雙麵塗布烘箱後,極片收卷前,可以檢測雙麵極片烘幹後的總麵密度、第二次塗布麵密度(麵密度3-麵密度2)以及總塗布麵密度(麵密度3-麵密度1)。

工作站電腦配置:

本三架同步麵密度檢測係統采用一台工作站,規格配置為:5040SF/G4400(CPU)/500G(硬盤)/4G(內存)/DVD/VGA接口。三架麵密度數據通過掃描架內部的嵌入式數據處理平台,輸入係統工作站同一電腦中參與運算處理。同時,在每道塗布頭前方設置一台20寸液晶顯示屏,這樣一共配置四台顯示器(安裝在搖臂櫃上的為19寸)。

2.2係統特點

通過X射線管產生的X射線,穿透電池極片時,一部分射線被極片吸收。導致穿透極片後的射線強度相對於入射射線強度有一定的衰減。衰減比例與被穿透極片的麵密度呈負指數關係。通過填充有特殊氣體電離室檢測射線穿透極片前後的射線強度,即可推算出極片的麵密度。如下圖所示,I0為透射前的射線強度,I為透射後的射線強度,二者滿足I=I0exp(-um)的關係。其中u為單位麵密度極片的射線吸收係數,m為麵密度。

配置SYSMART-BII掃描架,其運動係統機械電氣部件均進口。運行平穩速度快、壽命長;

X射線的能量由內部高穩定性高壓電源決定,不會隨著時間衰減,保證測量的長期穩定性。測量鋰離子極片所用X射線能量相對較低,對周圍環境的輻射劑量小,不需要申請國家許可證。

采用塗布麵密度的縱、橫向分離算法軟件,從根本上抑製了縱向麵密度變化對橫向麵密度檢測的影響;

麵密度儀具備內部恒溫功能,恒溫精度為±0.1℃。同時設計有內藏砝碼式自動標定機構,通過背景標定和砝碼式標定的組合標定方式,可以完全排除定量表的漂移,實現極片麵密度的絕對精準檢測;

具有品種管理功能,對應生產的每一種鋰電池極片(比如不同配方、不同厚度),隻要賦予一個對應產品號,係統將自動存儲該品種的檢測參數;下次再生產該品種時,隻要輸入對應的產品號,係統將立即進入精準檢測狀態;

具有遠程技術支持功能。係統安裝了網絡接口軟件,連上互聯網,供方即可在公司總部進入係統,對運行效果、參數設置的合理性等技術要素進行評判和技術優化整定;

根據用戶的需要,係統可以和塗布機構實現塗布量的閉環控製。在大延時、純滯後抑製算法軟件的作用下,通過縱向麵密度的變化趨勢,實現麵密度的自動調節(選項)。

一、智能掃描架指標

1掃描速度:0─400mm/s(連續可調);

2測量速度:100000個測量值/S(采用速率10MHZ);

3適合塗布類型:單間隙塗布、多間隙塗布、連續塗布、單麵塗布、雙麵塗布;

4測量範圍:0-1000 g/m2

二、檢測控製精度指標

(1)係統測量重複精度:

(±3σ水平):±真實值×1‰;

真實值:掃描一趟得到的極片重量均值,即橫向一條被掃描的極片的重量數據均值。

(2)係統線性相關性:

在麵密度生產規格範圍內,均勻取5組不同麵密度的樣品,分別用設備和電子稱得到5組對應的麵密度數據,機器測量值與真實值線性擬合後,相關性係數>99%。

(3)真實值取樣方法:沿著設備掃描軌跡均勻衝樣,用電子稱稱取真實重量並計算得到的均值。

 (4) 內標樣校準功能:本係統在源盒設置有內標樣片,係統具備自動校準功能,消除環境溫濕度以及麵密度探頭積灰變化對測量的影響。

 (5)三架跟蹤同步測量的測量精度2σ≤±真實值*2‰;或0.2克(取大者)。

測量方法:同一卷箔材(不塗布)使用多架跟蹤測量係統進行同步跟蹤掃描麵密度,第1台和第2台、第3台測量得到的橫向均值的麵密度差異值≤±真實值*2‰,

 (6) 測量光斑:直徑30mm(極片上有效測量光斑)

 (7) 射線傳感器響應速度:1ms

數據取樣方式:極片靜止繃緊在設備上,設備掃描整個膜片幅寬得到1個麵密度均值數據。設備重複掃描極片得到多個麵密度均值數據進行重複性計算。

(8)多架同步參數:

在塗布速度≤30m/min時,三台麵密度測量儀射線探頭掃描軌跡跟蹤誤差≤±3mm;

在塗布速度≤50m/min時,三台麵密度測量儀射線探頭掃描軌跡跟蹤誤差≤±5mm。

三、係統軟件功能

(1)軟件具有掃描有效數據自動統計功能和有效掃描區域自動識別功能。在基材或塗層橫向位置發生變化或出現任何偏差時,係統無須人工幹預,能  自動識別有效的塗層區域並計算有效塗布麵密度數據;

(2)多橫幅圖中,顯示去掉異常點後橫幅圖,使橫幅塗布厚度顯示更直觀;

(3)品種切換時,具有按當前實際測量值自動計算出靈敏度K值功能。

(4)實時顯示厚度橫向、縱向麵厚度變化趨勢;

(5)提供可靠的以太網數據通信協議;

(6)穩定可靠的數據處理與備份機製;

(7)檢測數據可以按EXCEL格式導出分析;

(8)具備遠程技術支持功能;

(9)係統配備和MES、ERP管理係統的硬件接口,可以配合兩係統之間的連接。

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