機器視覺如何賦能鋰離子電池的未來
發布時間:2021-06-02 來源:Teledyne Dalsa 責任編輯:lina
【導讀】zaiweilaijishinian,yaoguodudaolvsenengyuanjiubixuxiangyingdizengjiadianchidechanliangbingtigaoqichuangxinxing。lilizidianchijiangzaibuyuandejianglaichengweilvsenengyuangemingdezhulijun,weijihusuoyoudongxichucunnengliang,hangaicongdiandongqichedaofeiji,zaidaojiatingheshangyejianzhu。
電動汽車和太陽能發電係統中使用的鋰離子電池將成為推動綠色革命的驅動力。
以典型的電動汽車特斯拉Model S車型為例,其使用了超過7600節鋰離子電池。在不久的將來,這種使用大量電池的情況不會被視作典型,而是會被認為很奇怪。
以典型的電動汽車特斯拉Model S車型為例,其使用了超過7600節鋰離子電池。在不久的將來,這種使用大量電池的情況不會被視作典型,而是會被認為很奇怪。
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鋰離子電池有三種類型:圓柱形、袋狀和方形(也稱為電池罐)。智能手機通常使用袋狀電池,而大多數家用電器則使用圓柱形電池。
全世界的電池產量正在快速攀升。特斯拉於2015年在內華達州的斯帕克斯建成了其第一家“超級工廠”,用於生產蓄電池。特斯拉的另一家“超級工廠”位於紐約州的布法羅市,於2017年投入運營,主要生產太陽能電池。該公司計劃在未來幾年在德國柏林和美國德克薩斯州首府奧斯汀再開設兩家工廠。歐洲電池公司Northvolt也計劃於2021年在瑞士的Skellefteå開始大規模建造一個超級工廠。
xianglvsenengyuanguoduweiquanqiujingjidexinxingyetigongleyitiaochangchangdepaodao。suizheduitaiyangnengdianchihexudianchidexuqiuzengjia,zhizaoyejiangcongzhongshouyi,bingqiesuizhexinjishudefazhan,chanyeshengtaixitongjiangdedaofazhan,weizhizaoyedegaosuzengchanghegaoshengchanlitigongzhichi。lilizidianchimuqianzhengchuyushengtaihejingjigemingdeqianyan。
鋰離子電池是如何製造的
雖然鋰離子電池的重要性不言而喻,但從概念上而言,鋰電池的結構非常簡單。結構上,鋰離子電池的陰極(帶正電荷)和陽極(帶負電荷)電極片交替堆疊,每層之間用隔膜隔開。電極片之間注入液態或固態電解液,以促進陰極片和陽極片之間的能量轉移。

鋰li離li子zi電dian池chi的de結jie構gou。與yu金jin屬shu電dian池chi相xiang比bi,鋰li離li子zi電dian池chi在zai運yun行xing和he充chong電dian過guo程cheng中zhong更geng加jia穩wen定ding。鋰li離li子zi電dian池chi的de能neng量liang密mi度du通tong常chang是shi鎳nie鎘ge電dian池chi的de兩liang倍bei,但dan其qi往wang往wang比bi其qi他ta電dian池chi更geng重zhong。
陰極片通常由鋁箔製成,而陽極片則通常由銅箔製成。每一片均塗以特定材料,以提高導電性、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。陽極片則通常塗有某種碳材料,如石墨或鈦酸鋰。
粘合劑:用於將混合物粘附在箔材上。
溶劑:促進漿料中材料的混合,使混合物能夠塗附在電極片上。
此外,陰極還含有導電劑,以降低電池內阻並提高導電性。
dianjizhijiandegemoyouduokongjuxitingbomocailiaozhicheng,gaicailiaotuyoufangxiangzujuxianantuceng,ranhouqiegechengyidingchicun。dangdianjipiandiefangwanchenghou,dianjipianjiangcaiyongyixiasanzhongzhuyaoxingshizhiyi(圓柱形、袋狀或方形)放入電池殼中。根據電池的形狀和特性,電池殼將包括外部正極和負極端子(以與被供電設備連接)、外殼與電極堆之間的絕緣層、墊圈、排氣孔和其他元件。

圓柱形電池是首個批量生產的鋰電池類型之一,它由陽極片、隔(ge)膜(mo)和(he)陰(yin)極(ji)片(pian)按(an)順(shun)序(xu)堆(dui)疊(die)並(bing)卷(juan)繞(rao)而(er)成(cheng)。圓(yuan)柱(zhu)形(xing)電(dian)池(chi)非(fei)常(chang)適(shi)合(he)自(zi)動(dong)化(hua)生(sheng)產(chan),其(qi)形(xing)狀(zhuang)使(shi)得(de)電(dian)池(chi)能(neng)夠(gou)承(cheng)受(shou)更(geng)高(gao)水(shui)平(ping)的(de)內(nei)部(bu)壓(ya)力(li)而(er)不(bu)變(bian)形(xing)。圓(yuan)柱(zhu)形(xing)電(dian)池(chi)通(tong)常(chang)用(yong)於(yu)醫(yi)療(liao)器(qi)械(xie)、筆記本電腦、電動自行車和電動工具中,並且是特斯拉汽車龐大電池組中的一個組成部分。
使用相機實現鋰離子電池的質量保證
jinguanconggainianshangeryan,lilizidianchidezhizaohenjiandan,qiyouyoutucengdedianjidiepianhedianjiezhirongjizucheng,danshijishengchanguochengxiangdangfuzaqiemingan。dianjidetucenghoududuidianchidexingnengshenzhiwendingxingdouyouzhehendadeyingxiang。
采用機器學習算法的線掃描相機可有助於在鋰離子電池製造的質量保證階段實現自動化和優化。以Teledyne DALSA的Lineaxiliexiangjiweili,cikuanxiansaomiaoxiangjikeyianzhuangzaigongchangshengchanxianshang,kezaizhizaoguochengzhongziyouyidong,congerjiankongcailiaodeshengchan。xiansaomiaoxiangjifeichangshiheyongyujianzhadianjipian,zheshiyinweidianjipiancongjuanraodaotucengzaidaoduidiedeguochengjunyigaosuyunxing。

檢測相機的激光輪廓儀可覆蓋鋰離子電池的整個製造過程。這些相機可以測量電極片和塗層的厚度,查找電極片上的表麵缺陷,如凹痕、劃痕或彎曲邊緣,測量圓柱形或袋狀電池的電池殼尺寸,並監控電池外部端子的焊接質量。

鋰離子電池的發展潛力
電動汽車銷量與內燃機車銷量的比例通常可以預測鋰離子電池增長率的分界線。預計到2025年,電動汽車將占汽車銷量的10%,之後在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,作為美國人口最多的州,也是世界上最大的經濟體之一,其目標是到2035年,在該州銷售的所有新車和載客車均實現零排放。
由於蓄電池儲能通常與可再生能源成對出現,其中一種能源的增長直接預示著另一種能源的采用。根據美國能源信息署(EIA)的數據,2021年美國70%的新能源產能將來自可再生能源(其中39%來自太陽能,31%來自風能)。因此,該年的蓄電池存儲容量也將上升,比往年增長四倍。世界上最大的太陽能電池將於2021年底在佛羅裏達州投入使用。
電池製造商們需要做好準備,應對未來對鋰離子電池的需求。線掃描相機、激光輪廓儀和機器學習的使用將幫助電池製造商們優化質量保證流程並提高效率。
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