バッテリー産業におけるX線検査
12月 20, 2022
私たちの日常生活に欠かせないリチウムイオン電池。あまり目にすることはないかもしれませんが、電気自動車や携帯電話、電動工具など、さまざまな製品に使用されています。 このリチウムイオン電池のニーズが急速に高まり、世界各地で巨大な生産設備（通称：ギガファクトリー）が建設されつつあり、その需要に対応しています。リチウムイオン電池の生産ラインでは、欠陥のある電池は非常に危険であるため、X線検査が重要な工程となります。そのため、X線検査装置はバッテリー業界にとって重要なツールなのです。
バッテリー検査に適したX線源
電池の種類や検査ニーズが多岐にわたるため、品質要求を満たすためには様々な解像度や電圧が必要となります。生産品質を確認するためには、電池の種類や欠陥に応じて、5μm以下から130μmまで、臨界レベルの欠陥を見つけるための非常に高い解像度が必要です。以下のコメット・エックスレイのX線源は、バッテリー検査における様々なニーズに対応し、広く使用されています。
メゾフォーカス シリーズ
メゾフォーカスX線管技術は、当社の最新の発明の1つです。スループットと解像度のニーズに応じて、2つのKVクラスが用意されています。
|
使用可能 kV |
225 kV, 450 kV |
|
分解能の範囲 |
<25-250 μm |
|
対象 |
インライン検査、生産現場 |
FXE シリーズ
FXEでは細部まで確認することができ、細胞設計や化学の進歩が期待できます。オフラインでの解析に適した開放型マイクロフォーカスX線管です。バッテリーセルの構成要素の詳細な検査に最適です。
|
使用可能 kV |
160 kV, 190 kV, 225 kV |
|
分解能の範囲 |
<0.5-100 μm |
|
対象 |
アットライン検査、研究室環境 |
検査可能な電池のセルの種類
用途に応じて、さまざまな種類の電池セルが必要となります。私たちの日常生活では、円筒形の電池を使うことがほとんどです。リモコンや一般的な家庭用品に使われている、長くて丸い筒状の電池です。また、電気自動車に使用される電池は、リチウム化学を使用し、エネルギー密度を高めた大型のものです。また、携帯電話やパソコン、ドローンやRCレーシングカーに使われる電池も、それぞれの用途に合わせた形をしています。
簡略化のため、3種類の電池の形式を定義することができます。
円筒形セル
円筒型電池は、ステンレスやアルミなどの缶に電極（ゼリーロールともいう）を巻いたものです。
他の電池形式と異なり、電池の不要な現象である膨張を防ぐことができます。主に電動工具、医療機器、日用品、E-bike、電気自動車などに使用されています。
プリズムセル
角型電池は、1個または数個のゼリーロールを積み重ねたもので、底面が長方形の缶に収められています。
剛性の高い直方体であるため、電池モジュールに複数のユニットを積み重ねるのに適しています。通常、円筒形の電池よりも大きいため、電池1個あたりのエネルギー量は多くなります。この電池は、主にエネルギー貯蔵用として、また電気自動車に使用されています。
パウチセル
パウチセルは、並べた電極を積層し、絶縁箔で封止したものです。
軽量で、主に携帯電話やパソコンなど、筐体に収納される携帯機器に使用されています。また、汎用性が高いことから、ドローンやRCレーシングカー、ジャンプスターター、蓄電システム（ESS）にも使用されています。
バッテリー検査が重要な理由
ここ数年、バッテリーが発火したり、爆発したりする事件がたびたび起きています。多くはスマートフォンなどの家電製品ですが、電動モビリティの台頭により、自動車にも影響が及んでいます。誤作動を起こした電池は、たいてい製造時や製造後に発見されなかった欠陥だったのです。
電池製造の欠陥は消費者の安全に大きく関わるため、100％検査（すべての部品を検査すること）が必要です。よく発生する不具合は4つありますが、X線技術を使えば、不具合を発見できないことはありません。
アノードオーバーハング
この種の欠陥のチェックは、多くの場合、最も重要です。陽極と陰極は、ある境界線内で均一でなければなりません。この境界線から外れると、セルの寿命が短くなり、セパレーターが破損する可能性があります。
電極位置のズレ
パウチ電池では、巻取り・積層時にシートがきちんと揃っていることが非常に重要です。そうでない場合、バルジングが発生し、電池の発火に至ることもあり、非常に危険です。
異物混入
電池の一部に異物が混入すると、危険です。異物が混入すると、ショートや早期故障の原因となることがあります。
電池組み立ての不具合
電池を組み立てる際の溶接や封止の際にも欠陥が発生することがあります。電池の破断、変形、歪み、濡れなどの検査が必要です。
生産ラインでのバッテリー検査
バッテリー（部品）をどの程度のスピードで検査するか、どのような画質が必要かによってさまざまな検査方法が存在します。一般的に、生産検査の設定は、最大限のスループットと故障検出のための検査速度と画質のスイートスポットを見つけることであると言われています。
ラインスキャナによる2D画像処理
この検査方法は、X線画像を撮影している間、生産ラインが動き続けるため最も迅速な検査方法です。画質は多くの場合、効果的なアノードオーバーハング検査に十分です。
クラシックな2D画像
クラシックな2D画像は、まだ非常に高速で、良い品質の画像を提供するため圧倒的に多く使用されています。より高い解像度を得るために、X線画像を撮影する際にベルトコンベアを短時間停止させます。
ラミノグラフィー 2.5D
3D画像を素早く得るために、電池（部品）のオフアングル画像を複数枚撮影し、体積を再構築します。
3D CT
360度の全方位からの検査が可能です。フル3D CTは、最高の画像を提供しますが、最も長い時間がかかります。
すべての電池生産設備にX線検査が必要な理由
電池は複雑で様々な欠陥があるため、検査が必須となります。X線検査は、生産された部品の特性を変えることなく内部を見ることができる唯一の技術です。最新の非破壊X線検査技術により、電池セルの全パーツのデータと画像を提供し、全数検査を可能にします。生産ラインにX線検査を導入する主な目的は、電池の安全性を高めることです。
お問い合わせ
より詳細な情報や、お客様のニーズに合った製品をお探しの方は、各拠点の営業担当者にお問い合わせください。
最新の投稿
X線源『メゾフォーカス 225KV』※デモ機貸出中！
4月 11, 2023
密閉型のX線管であるインライン検査と24時間連続稼働に好適なメゾフォーカスを無料貸し出しを行っておりますので、この機会にぜひご利用ください！
もっと見る