汽车电动化迈入下半场竞争、300Ah+储能电芯进入交付关键期,均离不开电池技术和制造工艺的持续创新。
随着终端对电池能量密度提出更高要求,方形电芯长薄化、大型化成为从结构上满足能量密度要求的新发展趋势。
相对应的,由于叠片工艺相较卷绕的空间利用率更高,同等体积下叠片电芯的能量密度高出约5%,其需求正不断增长。
叠片工艺已被多家主流电池厂商采用,包括明确选择长薄化方形路线的比亚迪(刀片)、蜂巢能源(短刀)、中创新航(全极耳叠片电池和One-stop bettery)等。另据高工锂电了解,宁德时代、亿纬锂能(大容量电芯)、欣旺达(快充电池)目前也引入了叠片产线。
高工锂电注意到,随着叠片设备的市场上量,针对叠片后Overhang对齐度检测,正在带动在线CT检测设备需求增长。
叠片overhang问题,指正负极极片、隔膜等无法完全对齐的缺陷,会导致电芯内部结构不均匀,最终影响电池一致性和安全性。
有电池厂商在经实际验证后表示,叠片后overhang缺陷的检测,其高隐蔽性对检测系统的成像分辨率和图像分析算法都提出更高要求,只能通过在线CT检测来实现。若通过Xray设备来检测(2D扫描),易导致比误判“更为可怕”的漏杀。同时,也需要对极耳翻折、褶皱、破损等缺陷进行检测。
此背景下,支持在线实时全检而不是离线部分抽检、三维而不是二维扫描、且能提供非标定制化服务的在线CT检测方案迎来快速发展的机遇期。
GGII观察指出,今年CIBF参会的CT检测类企业数量超15家。相比上一届CIBF,企业数量增长超3倍。
目前,国内核心工段锂电设备厂家均在加大在线CT检测设备的开发与量产。其中,先导智能、思客琦、海目星激光、智佳能等都于近两年发布了自研在线CT检测设备。
除此之外,CT厂商包括亚锐智能、俐玛精测、光影智测、日联科技、Comet依科视朗、奥影检测、天津三英等,凭借着核心技术上的积累与突破,正在加速工业CT技术在锂电领域的应用。
由于在线CT检测设备的产品单价以及技术壁垒高,接下来仍需在检测技术、上游零部件产业链配套、产能规模等领域实现突破。
其中,检测速度与检测精确度,是相关团队得以确立技术壁垒的两大关键指标。
检测速度方面,在线全检即为了实现生产数据的实时采集,相较于离线抽检,在线CT需要将电池扫描效率提升至秒级别。
据高工锂电了解,从出货后实际落地的情况来看,目前行业一线水准可将单个电芯检测时间控制在3s以内;单CT工位检测节拍最快则可达到5.5PPM。另据先导智能,其在线工业CT的单工位检测节拍在相关测试中表现为超过12PPM。
检测精确度方面,提高扫描效率仅是开始,节拍数需绑定非标产线的要求和最终成像的质量来评判。扫描速度的提高意味着曝光时间的缩短、或者获取图片素材的减少,如何通过图像处理、重建算法、AI算法等提高成像精确度等,决定了不同企业之间能否拉开差距。
而由于AI算法的性能优化离不开大量数据的积累和迭代。对于在线CT检测系统来说,其AI算法的优化效果与设备实际应用的时间长短密切相关。
先导智能研发了面向大规模深度学习及视觉检测场景的LEAD-PAI平台,拥有定制化的深度学习模型,具有强大的图像识别和分类能力。
思客琦在线CT检测设备涵盖记忆编程,可自动记录检测运动路径;支持MES系统定制接入,具有强大的算法系统。
海目星在线CT产品通过图像AI智能学习,提高了模型兼容性,可快速兼容不同型号电池,提高检测技术的准确性和效率。
另据亚锐智能介绍,由于其在线CT检测设备较早实现产线投入,在AI算法累计优化22个月后,已可实现约1%的实际缺陷误判率。
同时,通过推动射线源这一核心零部件的国产替代来进行降本,也成为CT检测产业规模扩大的关键。据俐玛精测介绍,公司已经配备了自主射线源开发团队,预计于年内实现自供工业CT射线源的释放。
Comet依科视朗则针对在线CT,设计了系列X射线源和X射线管,可满足高在线时长和高产出量的关键需求。
此外,在硬件上采取卧式而非立式的结构,即电芯不转、射线源和探测器转,也可以起到减少电芯损伤的同时、提高检测节拍的效果。
从最终效果来看,目前已推出在线CT检测设备的误判率普遍可达到1%以内。
先导在线工业CT可实现GR&R<10%,电芯检测误判率≤0.1%。
思客琦在线CT检测设备可实现GR&R<10%,漏判率为0,误判率<1%。
海目星在线CT产品可实现重复性测量精度GR&R≤10%,漏杀率0,误判率<0.5%。
值得注意的是,除了极片检测之外,在线CT检测设备另一渗透较快的应用在于裸电芯与成品电芯缺陷检测。
如:先导智能表示,相较X-Ray,先导工业CT的电芯误检率降低至0.1%,以年产2GWh生产180Ah的LFP 590叠片电池产线为例,可帮助企业减少误检而造成的电芯浪费,每年节省超1600万元。
思客琦亦推出了针对裸电芯和成品电芯的在线快速CT检测设备,电芯四个角进行自动全检,满足品质检测、三维测量及无损分析。
7月1-3日,第十七届高工锂电产业峰会将在常州·东方盐湖城·茅山国际会议中心隆重举行。届时,与会嘉宾将围绕叠片工艺及在线CT检测趋势等议题展开探讨及进行市场预判,敬请关注!