배터리 전극 코팅 품질 관리

많은 양의 데이터를 처리해 
입자(Particles)와 공극(Voids)을 감지하는 머신비전

기판 포일을 슬러리로 코팅하는 것은 중요한 생산 단계입니다. 
표면 품질이 일정하고 공극과 입자가 없어야 하며 
슬러리(Slurry)의 두께가 정확하고 균일해야 합니다.
 
Basler의 비전 기술을 이용하면 
빠르게 진행되는 이 공정 단계에 대응할 수 있어 
재료 낭비가 크게 줄어듭니다.

전극 코팅 작업의 상세 분석

전극 코팅에서는 슬롯 다이(Slot die), 닥터 블레이드(Doctor blade) 또는 아닐록스 롤러(Anilox roller)와 같은 도포 도구를 사용하여 캐리어 또는 기판 포일을 미리 혼합된 슬러리로 코팅합니다. 포일의 상단과 하단은 병렬 또는 순차적으로 코팅할 수 있습니다. 그 다음에는 건조 과정이 진행됩니다.

전극 층의 적절한 도포 여부는 배터리 성능에 결정적인 영향을 미칩니다.

이 공정 단계는 다양한 변수를 정밀하게 조정해야 하기 때문에 특히 중요합니다: 슬러리(Slurry)는 요구되는 안정성을 충족하고 정확한 속도로 도포되어야 합니다. 전극 층은 배터리 성능에 특히 큰 영향을 미치기 때문에 균열이나 덩어리 없이 완벽하게 균질적으로 코팅되어야 합니다.

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슬러리(Slurry) 코팅 작업에서 발생할 수 있는 결함

 

전극 생산의 결함 유형. 크기: 1mm. 출처: Schoo A, Moschner R, Hülsmann J, Kwade A. 리튬 이온 배터리 전극의 코팅 결함 (...). 배터리. 2023; 9(2):111. https://doi.org/10.3390/batteries9020111

결함은 간헐적 전극 코팅과 연속 전극 코팅 모두에서 발생할 수 있습니다. 결함은 슬러리의 점도와 디스펜서의 정확도에 영향을 받습니다. 일반적인 결함은 다음과 같습니다.

a. 응집체

b. 코팅 균열

c. 오염

d. 미세 압축

e. 건열(Mud crack)

f. 핀홀

g. 슬립

h. 스트라이프

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대용량 이미지 데이터의 어려움
최대 80m/분의 생산 속도 및 뛰어난 세부 정확도

생산 공정에서 이미지 처리 작업을 위해서는 두 가지 문제를 해결해야 합니다. 첫째는 매우 빠른 생산 속도입니다.

이 과정에서 엄청난 양의 이미지 데이터가 생성됩니다. 동시에 세부 정보에 대한 높은 정확도가 요구되는데,이를 위해서는 높은 이미지 해상도를 구현해야 하며 이 과정에서 훨씬 더 많은 양의 데이터가 생성됩니다.
일반적으로 기존 솔루션의 처리 능력으로는 이러한 요구 사항을 충족할 수 없습니다.

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전극 코팅의 안정적인 품질 관리를 보장하는 Basler의 비전 기술

이미지 사전 처리 덕분에 데이터의 일부 분석만으로 충분

왼쪽: 결함이 있는 전극 코팅의 전체 이미지 크기(5,056 px x 1,032 px). 오른쪽: 해상도가 96 px x 44 px로 낮은 단일 결함의 ROI.

racer 및 racer 2 시리즈의 고감도 라인 스캔 카메라는 웹 자료에 사용할 수 있도록 설계되었습니다. 이 카메라는 필요한 처리량과 이미지 품질을 제공합니다. Basler VisualApplets 소프트웨어와 프레임 그래버가 결합하여 이미지 데이터를 사전 처리하고 실제 이미지 처리에 필요한 초점을 생성합니다. 관심 영역(ROI)을 지정하면 불규칙성이 있는 영역의 위치만 파악되어 ROI의 이미지 데이터만 처리됩니다. 따라서 추가적인 시스템 부하 없이 IPC의 CPU를 실제 시스템을 제어하는 데 계속 사용할 수 있다는 장점이 있습니다.

pylon vTools를 이용한 결함 분류 및 정확도 높은 판단

Basler pylon vTool 분류 기능을 사용한 전극 코팅의 결함 유형 감지

다음 단계는 ROI 안의 불규칙성을 추가로 분석하는 것입니다. Basler pylon vTools 소프트웨어를 통해 다음 작업을 수행할 수 있습니다.

■ 결함의 유형 분류

■ 결함의 크기 측정

결함의 유형과 크기에 따라 결함이 허용 오차 범위 내에 있는지 또는 추가 조치가 필요한지 여부가 결정됩니다. Basler 솔루션을 이용하면 결함의 위치를 정확히 파악하고 측정하여 정밀하게 잘라낼 수 있습니다. 그 결과 배터리 셀의 품질이 향상되고 재료 낭비가 최소화됩니다.

 

Basler‍는 컴퓨터 비전 전문 ‍업체입니다.

 

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