リチウムイオン電池の3D検査｜溶接・塗布・寸法測定の13用途

リチウムイオン電池の安全性、性能、信頼性を確保するには、高精度な製造管理が欠かせません。電極、塗工、溶接、組立の不良は、性能低下、短絡や熱暴走のリスク、材料ロスにつながります。従来方式では、微細な3D形状不良の検出や高速ラインでの非破壊・連続検査に限界があります。

従来の電池検査の課題

2D画像検査や手作業の抜き取り検査には、次の課題があります。

・高さ情報の不足：塗工厚みやエンボス形状に必要な深さ・凹凸を2D画像だけでは取得できません。

・検査時間と試料への影響：手作業の抜き取りは生産を中断し、試料を傷付ける場合があり、全数の品質情報も得られません。

・高速ラインへの追従：従来の検査構成では、現代の電池製造ラインの速度に対応しにくい場合があります。

生産現場で高精度な3D測定をリアルタイムに行う技術が求められています。

3Dレーザプロファイル測定とは

SinceVision SRシリーズは、対象物へラインレーザを照射し、高さ・幅・深さの断面データを高速取得する測定センサです。電池製造の各工程をインラインで検査します。

シリーズの主な仕様

・X方向プロファイル点数：最大6,400点

・走査周波数：最大67,000 Hz

・Z方向直線性：±0.02% F.S.

毎秒多数の断面を取得し、移動中のワークをµm単位で評価します。振動、粉じん、照明変動のある現場への導入にも対応します。

電池製造での13の検査用途

電極製造からセル、モジュール、パック組立まで、SRシリーズによる主な品質管理用途を紹介します。

1. 箔材の残量検査：SR7300は有効範囲最大288 mm、繰返し精度0.1 mm、サンプリング最大20 kHzで、搬送速度80 m/minに対応します。厚みデータから残量・残長を算出し、塗工残材やロール交換時の材料ロスを抑えます。

2. 電極の塗工・圧延とレーザスリット検査：SR9520は繰返し精度0.3 µmでスリットの深さ・幅を測定します。インラインの抜き取りまたは全数検査により、加工形状の均一化と加工不良に伴うリスク低減を支援します。

3. 圧延電極のエンボス形状検査：SR8020は繰返し精度0.1 µmで凹凸の深さ・幅を測定し、設計値への適合を確認します。最大800 mm/sの検査速度で、高速な巻取り・エンボス工程に対応します。

4. 溶接後の不良検出：SR7080は輝度画像と高さ画像を取得し、溶接痕の幅・面積・外観、溶接軌跡、不良深さを評価します。スパッタ、接合不良、溶接位置ずれなどを検出し、不良セルの排出に活用します。

5. トップカバーの段差・隙間検査：SR8062は最小0.05 mmの隙間と0.25 mm以上の段差を検出します。圧入後のエッジ形状と3Dデータから段差・隙間を測り、溶接前の寸法管理と密封性確保を支援します。

6. トップカバーの溶接後検査：SR8060Hは1台での表裏走査または2台構成により、長辺・短辺・R部を検査します。3D点群と輝度画像からスパッタやピットを検出し、漏れにつながる溶接不良を管理します。

7. 封止ピンの溶接後検査：SR8020はX方向分解能5 µmで3D点群と濃淡画像を取得します。曲面を含む溶接部の形状を評価し、スパッタ、ピット、ピンホール、溶接途切れを検出して、電解液漏れのリスクと外観不良を抑えます。

8. 被覆後セルの外観・寸法検査：SR7140は青色フィルムの気泡、しわ、キズを検査します。原文の判定条件は高さ・深さ・幅0.2 mm以上、しわ・キズ長さ2 mm以上です。2台の対向測定で長さ・幅を公差0.3 mmで管理し、トップカバー以外の5面を評価します。

9. バスバーの溶接検査：SR8060は点群と濃淡画像を取得し、溶接前のバスバーと電極間の隙間、溶接後の形状不良を検出します。原文の検出条件は高さ・深さ・幅0.2 mm以上、直径0.5 mm以上です。電気接続と接合強度の管理に役立ちます。

10. モジュール側面シームの溶接後検査：SR7140で側面全体を走査し、点群を基準モデルと比較します。気孔、割れ、溶接不足に関連する表面形状を検出し、構造強度と密封性の管理を支援します。

11. モジュールの外観・寸法検査：長辺用SR7240と上面用SR7400を組み合わせ、複数センサのデータを合成します。平面度、輪郭異常、寸法を0.08～0.1 mmの公差で評価し、へこみやキズも検出します。

12. パックの接着剤塗布不良検査：SR7080は点群とエッジ情報から、はみ出し、途切れ、塗り忘れを検出します。結果を工程へ返し、パックの密封不良を防ぎます。

13. パックの外観検査：上面用SR5280、長さ方向用SR7400、SR7140で点群と濃淡画像を取得します。基準モデルと比較してキズ、へこみ、変形を検出し、タブやコネクタの寸法も測定します。

まとめ

SRシリーズは電極製造、セル製造、モジュール・パック組立の各工程で精密な品質管理を支援します。塗工・圧延厚み、巻取り状態、バスバー溶接などの管理に、µm単位の検出と現場対応力を活用できます。

SinceVisionは新エネルギー分野に向けて精密測定技術を開発し、サプライチェーン各社とともに、効率的で品質の安定した電池製造を支援します。

デモ、サンプル測定、技術相談：info@sincevision.com

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