你的位置:首頁(yè) > 電源管理 > 正文

機(jī)器視覺(jué)如何賦能鋰離子電池的未來(lái)

發(fā)布時(shí)間:2021-06-02 來(lái)源:Teledyne Dalsa 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】在未來(lái)幾十年,要過(guò)渡到綠色能源就必須相應(yīng)地增加電池的產(chǎn)量并提高其創(chuàng)新性。鋰離子電池將在不遠(yuǎn)的將來(lái)成為綠色能源革命的主力軍,為幾乎所有東西儲(chǔ)存能量,涵蓋從電動(dòng)汽車(chē)到飛機(jī),再到家庭和商業(yè)建筑。
 
電動(dòng)汽車(chē)和太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中使用的鋰離子電池將成為推動(dòng)綠色革命的驅(qū)動(dòng)力。

以典型的電動(dòng)汽車(chē)特斯拉Model S車(chē)型為例,其使用了超過(guò)7600節(jié)鋰離子電池。在不久的將來(lái),這種使用大量電池的情況不會(huì)被視作典型,而是會(huì)被認(rèn)為很奇怪。
 
在未來(lái)幾十年,要過(guò)渡到綠色能源就必須相應(yīng)地增加電池的產(chǎn)量并提高其創(chuàng)新性。鋰離子電池將在不遠(yuǎn)的將來(lái)成為綠色能源革命的主力軍,為幾乎所有東西儲(chǔ)存能量,涵蓋從電動(dòng)汽車(chē)到飛機(jī),再到家庭和商業(yè)建筑。
 
鋰離子電池有三種類(lèi)型:圓柱形、袋狀和方形(也稱(chēng)為電池罐)。智能手機(jī)通常使用袋狀電池,而大多數(shù)家用電器則使用圓柱形電池。
 
全世界的電池產(chǎn)量正在快速攀升。特斯拉于2015年在內(nèi)華達(dá)州的斯帕克斯建成了其第一家“超級(jí)工廠(chǎng)”,用于生產(chǎn)蓄電池。特斯拉的另一家“超級(jí)工廠(chǎng)”位于紐約州的布法羅市,于2017年投入運(yùn)營(yíng),主要生產(chǎn)太陽(yáng)能電池。該公司計(jì)劃在未來(lái)幾年在德國(guó)柏林和美國(guó)德克薩斯州首府奧斯汀再開(kāi)設(shè)兩家工廠(chǎng)。歐洲電池公司Northvolt也計(jì)劃于2021年在瑞士的Skellefteå開(kāi)始大規(guī)模建造一個(gè)超級(jí)工廠(chǎng)。
 
向綠色能源過(guò)渡為全球經(jīng)濟(jì)的新行業(yè)提供了一條長(zhǎng)長(zhǎng)的跑道。隨著對(duì)太陽(yáng)能電池和蓄電池的需求增加,制造業(yè)將從中受益,并且隨著新技術(shù)的發(fā)展,產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)將得到發(fā)展,為制造業(yè)的高速增長(zhǎng)和高生產(chǎn)力提供支持。鋰離子電池目前正處于生態(tài)和經(jīng)濟(jì)革命的前沿。
 
鋰離子電池是如何制造的
 
雖然鋰離子電池的重要性不言而喻,但從概念上而言,鋰電池的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。結(jié)構(gòu)上,鋰離子電池的陰極(帶正電荷)和陽(yáng)極(帶負(fù)電荷)電極片交替堆疊,每層之間用隔膜隔開(kāi)。電極片之間注入液態(tài)或固態(tài)電解液,以促進(jìn)陰極片和陽(yáng)極片之間的能量轉(zhuǎn)移。
 
機(jī)器視覺(jué)如何賦能鋰離子電池的未來(lái)
 
鋰離子電池的結(jié)構(gòu)。與金屬電池相比,鋰離子電池在運(yùn)行和充電過(guò)程中更加穩(wěn)定。鋰離子電池的能量密度通常是鎳鎘電池的兩倍,但其往往比其他電池更重。
 
陰極片通常由鋁箔制成,而陽(yáng)極片則通常由銅箔制成。每一片均涂以特定材料,以提高導(dǎo)電性、效率和粘合力。
 
活性材料:決定了鋰離子電池的容量、電壓和特性。陰極活性材料通常包括鋰鈷氧化物、錳酸鋰氧化物或磷酸鐵鋰。陽(yáng)極片則通常涂有某種碳材料,如石墨或鈦酸鋰。
 
粘合劑:用于將混合物粘附在箔材上。
 
溶劑:促進(jìn)漿料中材料的混合,使混合物能夠涂附在電極片上。
 
此外,陰極還含有導(dǎo)電劑,以降低電池內(nèi)阻并提高導(dǎo)電性。
 
電極之間的隔膜由多孔聚烯烴薄膜材料制成,該材料涂有芳香族聚酰胺涂層,然后切割成一定尺寸。當(dāng)電極片疊放完成后,電極片將采用以下三種主要形式之一(圓柱形、袋狀或方形)放入電池殼中。根據(jù)電池的形狀和特性,電池殼將包括外部正極和負(fù)極端子(以與被供電設(shè)備連接)、外殼與電極堆之間的絕緣層、墊圈、排氣孔和其他元件。
 
機(jī)器視覺(jué)如何賦能鋰離子電池的未來(lái)
 
圓柱形電池是首個(gè)批量生產(chǎn)的鋰電池類(lèi)型之一,它由陽(yáng)極片、隔膜和陰極片按順序堆疊并卷繞而成。圓柱形電池非常適合自動(dòng)化生產(chǎn),其形狀使得電池能夠承受更高水平的內(nèi)部壓力而不變形。圓柱形電池通常用于醫(yī)療器械、筆記本電腦、電動(dòng)自行車(chē)和電動(dòng)工具中,并且是特斯拉汽車(chē)龐大電池組中的一個(gè)組成部分。
 
使用相機(jī)實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的質(zhì)量保證
 
盡管從概念上而言,鋰離子電池的制造很簡(jiǎn)單,其由有涂層的電極疊片和電解質(zhì)溶劑組成,但實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜且敏感。電極的涂層厚度對(duì)電池的性能甚至穩(wěn)定性都有著很大的影響。
 
采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法的線(xiàn)掃描相機(jī)可有助于在鋰離子電池制造的質(zhì)量保證階段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和優(yōu)化。以Teledyne DALSA的Linea系列相機(jī)為例,此款線(xiàn)掃描相機(jī)可以安裝在工廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)上,可在制造過(guò)程中自由移動(dòng),從而監(jiān)控材料的生產(chǎn)。線(xiàn)掃描相機(jī)非常適合用于檢查電極片,這是因?yàn)殡姌O片從卷繞到涂層再到堆疊的過(guò)程均以高速運(yùn)行。
 
機(jī)器視覺(jué)如何賦能鋰離子電池的未來(lái)
 
檢測(cè)相機(jī)的激光輪廓儀可覆蓋鋰離子電池的整個(gè)制造過(guò)程。這些相機(jī)可以測(cè)量電極片和涂層的厚度,查找電極片上的表面缺陷,如凹痕、劃痕或彎曲邊緣,測(cè)量圓柱形或袋狀電池的電池殼尺寸,并監(jiān)控電池外部端子的焊接質(zhì)量。
 
機(jī)器視覺(jué)如何賦能鋰離子電池的未來(lái)
 
鋰離子電池的發(fā)展?jié)摿?/div>
 
電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量與內(nèi)燃機(jī)車(chē)銷(xiāo)量的比例通??梢灶A(yù)測(cè)鋰離子電池增長(zhǎng)率的分界線(xiàn)。預(yù)計(jì)到2025年,電動(dòng)汽車(chē)將占汽車(chē)銷(xiāo)量的10%,之后在2030年和2040年,這一比例將分別提高到28%和58%。例如,加利福尼亞州,作為美國(guó)人口最多的州,也是世界上最大的經(jīng)濟(jì)體之一,其目標(biāo)是到2035年,在該州銷(xiāo)售的所有新車(chē)和載客車(chē)均實(shí)現(xiàn)零排放。
 
由于蓄電池儲(chǔ)能通常與可再生能源成對(duì)出現(xiàn),其中一種能源的增長(zhǎng)直接預(yù)示著另一種能源的采用。根據(jù)美國(guó)能源信息署(EIA)的數(shù)據(jù),2021年美國(guó)70%的新能源產(chǎn)能將來(lái)自可再生能源(其中39%來(lái)自太陽(yáng)能,31%來(lái)自風(fēng)能)。因此,該年的蓄電池存儲(chǔ)容量也將上升,比往年增長(zhǎng)四倍。世界上最大的太陽(yáng)能電池將于2021年底在佛羅里達(dá)州投入使用。
 
電池制造商們需要做好準(zhǔn)備,應(yīng)對(duì)未來(lái)對(duì)鋰離子電池的需求。線(xiàn)掃描相機(jī)、激光輪廓儀和機(jī)器學(xué)習(xí)的使用將幫助電池制造商們優(yōu)化質(zhì)量保證流程并提高效率。

 
免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題,請(qǐng)電話(huà)或者郵箱聯(lián)系小編進(jìn)行侵刪。
 
要采購(gòu)相機(jī)么,點(diǎn)這里了解一下價(jià)格!
特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書(shū)下載更多>>
熱門(mén)搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉