Bildverarbeitung in der Batteriezellenfertigung

Machine Vision sorgt für Qualitätssicherung

Bei der Herstellung von Batteriezellen sind eine hohe Qualität in allen Prozessschritten und damit die Reduzierung von Materialausschuss entscheidend. Die digitale Bildverarbeitung eröffnet Möglichkeiten, auch kleinste Defekte zuverlässig zu erkennen. Unsere Lösungen helfen, qualitativ hochwertige und sichere Batteriezellen für die Herausforderungen der Elektromobilität herzustellen.

Hohe Leistung & Geschwindigkeit
Innovative, leistungsstarke Kameratechnologie für modernste Produktionsmethoden
Langlebig & zuverlässig
Mit der geringsten Ausfallquote der Branche stehen unsere Kamerasysteme für Verlässlichkeit im 24/7-Betrieb
Einfache Integration
Alle unsere Komponenten sind kompatibel und mit der pylon Software einfach an Zielsysteme anzubinden
Verfügbarkeit & Liefertreue
Stabile Lieferketten sichern langfristige Verfügbarkeit unserer Produkte und vermeiden Produktionsausfälle

Webinar

Effiziente Qualitätskontrolle in der Batteriezellenproduktion

Erfahren Sie in unserem Webinar:

Wie Machine Vision zur Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Batteriezellen eingesetzt wird
Mehr über typische Bildverarbeitungsanwendungen in der Batteriezellenproduktion
Wie Sie mit dem Einsatz von Machine Vision die Effizienz Ihrer Produktion erhöhen

Webinar ansehen

Unterschiedliche Zelltypen

Haupteinsatzzweck von Lithium-Ionen-Batterie-Packs ist die Elektromobilität. Dort kommen drei Typen bzw. Formate zum Einsatz. Das Funktionsprinzip aller Typen ist im Wesentlichen gleich. Die Hauptunterschiede liegen in der Bauweise, den Anforderungen und eingesetzten Materialien.

Pouchzelle

Die Pouchzelle ist in der Geometrie nahezu frei wählbar und in der Größe gut skalierbar. Die freie Positionierung der Zellableiter und die Elektrodenstapelung – Anode auf Kathode, getrennt durch einen Separator – ermöglichen gute Temperaturableitung und einfaches Energiemanagement.

Prismatische Zelle

Auch die prismatische Zelle besteht aus gestapelten Anoden und Kathodenpaketen. Durch das feste metallische Gehäuseformat ergeben sich Vorteile bei der Assemblierung der Zellen zum Modul. Die prismatische Zelle kombiniert eine hohe Energiedichte mit Sicherheit und langer Lebensdauer.

Zylindrische Zelle

Die zylindrische Zelle ist eine bewährte Technologie in der Batterieherstellung. Zylindrische Zellen bestehen aus einer Anode und einer Kathode, die durch einen Separator getrennt sind und zu einer Rolle gewickelt werden. Durch die runde Bauweise ergeben sich auf Modulebene Raumverluste.

In vier Hauptprozessschritten zur fertigen Batteriezelle

Die Herstellung einer Lithium-Ionen-Batteriezelle umfasst die vier Hauptprozessschritte Elektrodenfertigung, Zell-Assemblierung, Zell-Endfertigung und Batterie-Assemblierung. Die Prozessschritte Elektrodenfertigung und Zell-Endfertigung sind weitgehend unabhängig vom Batteriezellentyp, während bei der Zell-Assemblierung zwischen Pouch- bzw. prismatischen Zellen und zylindrischen Zellen unterschieden wird. Unabhängig vom Zelltyp besteht die kleinste Einheit jeder Lithium-Ionen-Zelle aus zwei Elektroden und dem Separator, der die Elektroden voneinander trennt. Dazwischen befindet sich der ionenleitende Elektrolyt.

Industrielle Bildverarbeitung sichert Produktqualität und Prozessstabilität

Während des Produktionsprozesses liefern Bildverarbeitungssysteme wertvolle Informationen. Sie prüfen das Material oder einen korrekt ausgeführten Prozessschritt. Dabei kommen unterschiedliche Lösungen zum Einsatz. Unsere Framegrabber-basierten Systeme in Kombination mit VisualApplets und unseren hochsensiblen Zeilenkameras bewältigen die hohen Geschwindigkeiten, die insbesondere in der Elektrodenfertigung vorherrschen. Hochauflösende ace 2 X visSWIR-Kameras überprüfen die Strukuren von Separatorfolien innerhalb der Zelle. Unsere Flächenkameras, die mit pylon vTools zusammenarbeiten, prüfen, ob die Kathode und Anode beim Wickeln prismatischer Zellen korrekt übereinander liegen. Durch die präzise Rückverfolgbarkeit von Fehlern kann die Produktivität gesteigert werden.

Wo kommt Bildgebung bei der Herstellung von Batteriezellen zum Einsatz?

Erkennung von Anomalien

Bei der optischen Anomaliedetektion wird der Zustand von Materialien oder Bauteilen mit einem zuvor definierten Soll-Zustand verglichen und eine mögliche Abweichung lokalisiert.

Objekterkennung und -klassifizierung

Die Bildanalyse erkennt und kategorisiert entstandene Fehler und Unregelmäßigkeiten. Dies ermöglicht die Nachjustierung von Anlagen und bietet eine Entscheidungsgrundlage, ob das Material innerhalb der Toleranzen liegt oder aussortiert werden muss.

Vermessung von Defekten

Nach der Erkennung und Lokalisierung von Defekten oder Verunreinigungen können diese vermessen werden. So können Rückschlüsse auf die Art und Ausprägung des Defektes gezogen werden.

Lesen verschiedener Codes

Ob Barcodes, QR Codes, PDF417 Codes, Data Matrix Codes oder Aztec-Codes: Zur Nachverfolgung in Prozessschritten oder für ein schnelleres Handling im Materialfluss werden Materialien und Halbfertigprodukte mit Codes gekennzeichnet.

Anwendungsbeispiele in der Batteriezellenfertigung

In einigen Prozessschritten hilft die optische Bildverarbeitung, die Qualität der verarbeiteten Materialien zu sichern oder möglichen Materialausschuss zu minimieren. Überzeugen Sie sich von unseren Lösungen.

Qualitätssicherung beim Stacking von Pouchbatteriezellen
Beim Stacking kommt es auf die präzise Schichtung der Elektrodenblätter und des Separators an. Machine Vision bestimmt die Genauigkeit im µm-Bereich. Sie ist entscheidend für die Qualität der Batteriezelle.
Qualitätssicherung in der Elektrodenbeschichtung
Die Beschichtung der Substratfolie mit Elektrodenpaste ist ein kritischer Produktionsschritt in der Batteriezellenfertigung. Unsere Bildverarbeitungstechnologie spürt Partikel und Hohlräume bei großen Datenmengen auf.

Meist eingesetzte Produkte

Für effiziente und zuverlässige Vision Anwendungen in dieser Branche eignen sich die folgenden Basler Produkte:

VisualApplets
Mit VisualApplets gelingt die Programmierung von FPGAs auf einer grafischen Benutzer-Oberfläche ganz ohne Hardware-Programmierung.
pylon vTools für Bildverarbeitung
Schnell und einfach intelligente Strukturerkennung, mikrometergenaue Objektpositionierung oder robuste Code-Erkennung entwerfen und alles flexibel in die eigene Anwendung integrieren.
Framegrabber
Die Karten sorgen für robuste Highspeed-Bilderfassung und -verarbeitung sowie Signalsteuerung. Die FPGA-Prozessoren gewährleisten eine Echtzeit-Verarbeitung.
Zeilenkameras
Die Zeilenkameras bieten wir mit verschiedenen Auflösungen, Schnittstellen und Datenraten an – für bessere Qualitätssicherung und Sortierverfahren.
Basler boost Flächenkamera
Die Basler boost Kameraserie vereint neueste CMOS-Sensortechnologie mit hohen Bandbreiten und allen weiteren Vorteilen des CoaXPress 2.0-Standards.
Basler ace 2 Flächenkamera
Die ace 2 ist mit verschiedenen Sensoren erhältlich und für mehrere Wellenlängenbereiche geeignet, wahlweise mit CoaXPress 2.0-, USB 3.0-, GigE- oder 5GigE-Interface.
ace 2 X visSWIR
Die kompakten und günstigen visSWIR-Kameras überzeugen mit hoher Bildqualität dank spezieller Firmware-Features. Sie erzeugen Bilder im sichtbaren und kurzwelligen Infrarot-Spektrum.
ace 2 X UV-Kamera
Basler Ultraviolett-Kameras bieten modernste UV-Technologie mit USB 3.0-, GigE- oder 5GigE-Schnittstelle.