{{{sourceTextContent.title}}}

Solutions de détection du processus de fabrication des batteries Cubic Li

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Les dernières innovations de Cubic en matière de détection répondent aux besoins de surveillance à chaque phase de la production de piles au lithium

{{{sourceTextContent.description}}}

La fabrication de batteries lithium-ion nécessite un environnement hautement contrôlé, des protocoles de sécurité rigoureux et des mécanismes d'assurance qualité robustes à chaque étape de la production.

Le processus est généralement divisé en cinq étapes principales :

Step 1 : Préparation des matériaux

Step 2 : Fabrication des électrodes

Step 3 : Assemblage des cellules

Step 4 : Formation et vieillissement

Step 5 : Test final

À chacune de ces étapes, l'intégration de solutions de surveillance de l'air ambiant, de surveillance de la sécurité et de surveillance de la qualité des processus garantit non seulement l'uniformité et la sécurité des produits, mais aussi l'efficacité opérationnelle et la conformité aux normes réglementaires.

Demandes de surveillance de la production de piles au lithium à chaque phase

À chaque étape de la fabrication des batteries lithium-ion en salle blanche, une surveillance et un contrôle rigoureux sont essentiels pour garantir la conformité de la salle blanche, la qualité du produit, la sécurité et l'efficacité opérationnelle.

Au stade de la préparation des matériaux, les particules en suspension dans l'air et l'humidité affectent considérablement la réactivité et la dispersion des matériaux. Simultanément, lors de la manipulation de cathodes à haute teneur en nickel ou d'anodes à base de silicium dans la phase de préparation des matériaux, des traces d'humidité peuvent entraîner une oxydation ou une agglomération, ce qui influe sur la qualité du produit. Par conséquent, la surveillance des niveaux d'humidité à l'état de traces et le maintien d'une humidité stable sont essentiels pour prévenir l'instabilité des matériaux et garantir des conditions optimales pour le traitement.

Au cours de la phase de fabrication des électrodes, la N-Méthyl-2-pyrrolidone (NMP) est couramment utilisée comme solvant dans le traitement des boues. Cependant, le NMP est très volatil et inflammable, ce qui présente des risques importants pour la sécurité. Une surveillance continue de la concentration de vapeur de NMP est nécessaire pour éviter les risques d'incendie ou de toxicité.

Au stade de l'assemblage des cellules, les fuites d'électrolyte constituent un risque critique, en particulier lorsque l'électrolyte est corrosif et volatil. Toute fuite peut entraîner des incendies, de la corrosion ou d'autres problèmes de sécurité. Il est donc essentiel de mettre en place des systèmes de détection des fuites afin d'identifier et d'atténuer rapidement les risques. En outre, il est essentiel de maintenir un environnement propre pendant l'assemblage des cellules afin d'éviter toute contamination et de garantir la précision nécessaire à une production de haute qualité. L'assemblage des batteries comporte également des risques potentiels, tels que des microcircuits ou des surchauffes localisées, qui peuvent entraîner un emballement thermique. La surveillance des gaz, y compris la fumée, le monoxyde de carbone et l'électrolyte vaporisé, est nécessaire pour détecter les premiers signes d'instabilité thermique, ce qui permet d'intervenir rapidement et de maintenir la sécurité.

La phase de formation et de vieillissement est l'une des phases les plus risquées dans la fabrication des batteries en raison de la chaleur, de l'expansion des gaz et des contraintes structurelles qui se produisent lorsque la batterie est chargée pour la première fois. La surveillance des émissions de gaz, y compris la fumée, le monoxyde de carbone et les vapeurs d'électrolyte, est essentielle pour détecter les comportements anormaux et prévenir les incidents potentiels. La détection précoce de toute émission de gaz peut servir de signe d'emballement thermique, ce qui permet de réagir rapidement et d'atténuer les risques. Pour minimiser les risques d'accident, des systèmes efficaces d'extinction des incendies et de surveillance des dangers doivent être mis en place pendant la phase de formation et de vieillissement.

Au cours de la phase finale d'essai, les batteries sont soumises à des inspections rigoureuses afin de garantir leur qualité et leur sécurité. La détection des fuites reste un élément essentiel du processus, confirmant qu'aucune fuite d'électrolyte ne compromet l'intégrité de la batterie. La surveillance de l'emballement thermique peut contribuer à l'analyse des causes profondes des cellules de batterie anormales, en améliorant la traçabilité et en permettant l'affinement continu du processus.

Solutions de détection du processus de fabrication des batteries Li Cubic

Pour répondre aux exigences de surveillance à chaque phase de la fabrication des batteries Li, Cubic, l'un des principaux fabricants de capteurs et d'analyseurs de gaz, s'est appuyé sur ses technologies matures de diffusion de la lumière, NDIR, TDLAS, MEMS MOX, MEMS Thermal Conductivity et Laser Raman, pour développer une gamme complète de produits pour le processus de fabrication des batteries Li afin de réaliser la surveillance de la qualité de l'air dans l'environnement, la surveillance du processus et de la qualité, et la surveillance de la sécurité de la fabrication.

Surveillance de la qualité de l'air dans l'environnement

La surveillance de la qualité de l'air ambiant est essentielle dans la production de batteries lithium-ion pour garantir l'intégrité des matériaux, la sécurité des travailleurs et la précision des processus. Le contrôle de la qualité de l'air, notamment des particules, de l'humidité et de la température, permet d'éviter la contamination, l'instabilité chimique et les risques pour la sécurité. Le contrôle de la qualité de l'air garantit également la conformité des salles blanches aux normes réglementaires, favorise une production de haute qualité et renforce la sécurité opérationnelle à tous les stades du processus de fabrication.

Pour surveiller et contrôler à temps la qualité de l'air ambiant dans l'environnement de fabrication des batteries, Cubic a adopté sa technologie de diffusion de la lumière pour mettre au point une série de compteurs de particules optiques utilisés pour la surveillance des particules dans les environnements de fabrication en salle blanche, qui contrôlent en temps réel le nombre de particules en suspension de différentes tailles dans l'air par unité de volume dans la salle blanche.

Les compteurs optiques de particules en ligne OPC-6303DS/OPC-6510DS/OPC-6511DS de Cubic utilisent le module unique d'identification intelligente des sources de poussière de Cubic, qui offre un taux d'identification des particules et une précision de détection très efficaces. Le capteur de débit de gaz à ultrasons intégré permet un échantillonnage à courant constant de 28,3 litres et une stabilité exceptionnelle des données à long terme. Les compteurs de particules optiques Cubic sont dotés d'un écran tactile de 3,5 pouces qui affiche des informations sur la taille des particules et des messages d'alerte. Lorsque les particules atteignent le seuil prédéfini, le buzzer intégré émet une alerte, ce qui peut être utile pour la surveillance dans les salles blanches de fabrication de panneaux. L'échantillonnage par ventilateur à turbine à faible bruit permet une surveillance continue avec une grande stabilité et une longue durée de vie. Il est également conçu pour répondre aux exigences de la norme IS014644-1:2015, la version mise à jour des normes GMP, JF1190-2008 et GB/T6167-2007, ce qui le rend généralement applicable dans les salles blanches de classe 100, de classe 1000, de classe 10 000 et de classe 100 000.

En outre, Cubic s'est appuyé sur la technologie TDLAS pour développer un capteur d'humidité pour la surveillance du niveau d'humidité, et sur les technologies NDIR et MEMS MOX pour le thermostat HVAC destiné au contrôle de la qualité de l'air à l'intérieur des bâtiments. Ces technologies permettent de contrôler en temps réel les niveaux de CO₂, de COV et de PM2,5, ce qui permet aux systèmes de CVC des salles blanches d'ajuster dynamiquement le débit d'air, d'optimiser la ventilation et de maintenir le niveau de particules à l'intérieur des locaux.

Surveillance des processus et de la qualité

Dans le processus de production des batteries au lithium, la surveillance des fuites d'électrolyte et de l'emballement thermique est cruciale. Les électrolytes contiennent généralement des solvants organiques inflammables et toxiques et des sels de lithium. Une fois qu'ils ont fui, ils menacent non seulement la santé du personnel et l'équipement de l'atelier, mais peuvent également provoquer de graves accidents de sécurité tels que des incendies et des explosions. Par ailleurs, l'emballement thermique est souvent induit par des anomalies mineures. L'absence de surveillance efficace peut avoir des conséquences catastrophiques. Par conséquent, le déploiement d'une surveillance des processus et de la qualité pour les fuites d'électrolytes et l'emballement thermique réduira efficacement le risque d'accidents, en garantissant la sécurité du personnel et de l'environnement, tout en améliorant le rendement des lignes de production pour répondre aux réglementations de plus en plus strictes en matière de sécurité.

Cubic, s'appuyant sur sa plateforme technologique complète de capteurs de gaz, a intégré de manière innovante plusieurs technologies, notamment l'infrarouge NDIR, le MEMS MOX, la conductivité thermique et la diffusion laser, afin de développer un ensemble de capteurs d'alerte précoce en cas d'emballement thermique. Les capteurs d'emballement thermique Cubic surveillent efficacement les indicateurs clés libérés avant l'emballement thermique de la batterie au lithium, notamment le CO2, le H2, le CO, la température, la pression et les particules d'aérosol. Les signaux détectés sont transmis par bus CAN au système de gestion de la batterie (BMS), ce qui constitue un mécanisme d'alerte fiable et rapide pour la prévention de l'emballement thermique.

Simultanément, Cubic a appliqué sa technologie Raman laser pour l'analyse de l'emballement thermique des batteries lithium-ion. En tant que technique de caractérisation moléculaire très sensible, la technologie Raman laser permet de surveiller en temps réel les changements structurels dans les matériaux d'électrode, la décomposition des électrolytes et les réactions interfaciales à des températures élevées ou dans des conditions de défaillance. Au cours des premières étapes de l'emballement thermique, la spectroscopie Raman peut détecter des indicateurs clés tels que le CO₂, le CO et les changements dans l'interphase de l'électrolyte solide (SEI), fournissant des informations critiques sur les processus chimiques qui déclenchent l'instabilité, offrant un outil puissant pour comprendre la progression de l'emballement thermique et soutenant le développement de matériaux de batterie plus sûrs et de stratégies de gestion thermique.

En outre, pour garantir la sécurité au cours du processus de fabrication des batteries Li, il est essentiel de prendre des mesures efficaces pour prévenir les fuites d'électrolyte. Le détecteur de fuites d'électrolyte AM4210, développé par Cubic, est doté d'un écran LCD TFT qui permet non seulement de détecter les points de fuite, mais aussi d'analyser quantitativement la concentration de fuites dans l'environnement actuel et de présenter les données relatives à la concentration actuelle.

Contrôle de la sécurité de la fabrication

Dans la fabrication des batteries au lithium, la surveillance de la sécurité est une priorité essentielle tout au long des processus tels que le revêtement des électrodes, l'assemblage des cellules et le remplissage de l'électrolyte. L'un des principaux risques réside dans l'utilisation de NMP (N-Méthyl-2-pyrrolidone), un solvant volatil et toxique largement utilisé lors de la préparation des boues et de l'enrobage. Les fuites de vapeur de NMP non détectées présentent non seulement de graves risques pour la santé des travailleurs, mais augmentent également le risque d'incendie et de non-respect de la réglementation. Le détecteur de fuites de NMP de Cubic offre une sensibilité élevée et une réponse rapide au gaz NMP à faible concentration en temps réel, ce qui permet une alerte précoce et un contrôle efficace de la ventilation pour garantir la sécurité des travailleurs et la continuité de la production. Par ailleurs, dans les zones de traitement des poudres et de formation des batteries, le compteur optique de particules antidéflagrant Cubic assure une surveillance fiable des particules en suspension dans l'air, même dans les environnements inflammables. Conçu avec des boîtiers certifiés ATEX et des optiques antistatiques, il permet de mesurer avec précision la concentration de particules dans les zones dangereuses, contribuant ainsi à la prévention des risques d'explosion de poussières et au contrôle de la qualité des salles blanches. Ces solutions de détection constituent une partie essentielle d'un système intégré de surveillance de la sécurité, protégeant la production de piles au lithium avec précision et fiabilité.

Dans l'industrie des piles au lithium, la nécessité de surveiller les processus devient de plus en plus évidente. Les performances, la durée de vie et la sécurité des piles au lithium dépendent d'une surveillance précise à tous les stades du processus de production. De la sélection des matières premières à l'assemblage des piles, chaque étape nécessite un contrôle strict des processus afin de prévenir tout défaut potentiel ou facteur d'insécurité. Grâce à des solutions de surveillance complètes, Cubic améliore non seulement l'efficacité de la production et la qualité des produits, mais aussi la sécurité et les capacités de développement durable de l'industrie des piles au lithium.

Pour plus de détails, veuillez consulter le site https://en.gassensor.com.cn/ ou nous contacter sales@gassensor.com.cn