面密度仪设备原理培训课件

面密度测量仪原理及特性01020304面密度仪设备配置面密度测量仪设备操作应用面密度测量仪的常见故障01PART面密度仪测量原理及特性1.1面密度仪在锂电行业的使用背景1.2面密度仪基本原理的介绍1.3面密度仪的特点1.4面密度仪的危险及防护1、1面密度仪在锂电行业的使用背景锂电涂布、辊压工序使用在线检测设备的优势：1、提高产品良率：对生产过程实时监控，为生产设备的调节提供数据支持，做好生产过程控制。2、过程能力分析和异常追溯：产生实时测量数据，为生产过程中问题的分析与改进提供支持。3、提高生产设备利用率10%到30%：生产过程中无须停机测量，无需做离线破坏性检测，减少接带，为后续工序（辊压、分切）减少麻烦。国家《汽车动力电池行业规范条件》中明确涂布、辊压等锂电生产工序必须配备在线检测设备。面密度测量仪原理及其特性一1、2面密度测量原理涂布面密度定义：单位面积上极片的质量，称为极片的面密度。极片的面密度是决定电池的一致性最重要的因素。面密度仪的测量原理：通过面密度测量仪的X/β射线照射穿透电池极片，一部分射线被极片吸收，导致穿透极片后的射线强度相对于入射射线强度有一定的衰减。衰减比例与被穿透极片的面密度呈负指数关系。通过填充有特殊气体的电离室检测射线穿透极片前后的射线强度，即可推算出极片的面密度。涂布量测量原理图面密度测量仪原理及其特性一面密度仪测量原理的计算方式：极片的面密度是决定电池的一致性的最重要因素。如右图所示，I0为初始射线强度，I为透射后的射度，二者满足m=1/λ（㏑（I0/I））的关系，其中λ为单位面密度极片的射线吸收系数，m为面密度。1、2面密度测量原理面密度仪设备是用于锂离子电池多元复合材料正极/负极涂布的面密度在线测量，通过扫描式探头来回扫描测量，在线实时检测极片面密度的横向和纵向数据及其变化趋势，发现面密度异常波动及时报警，提示操作人员及时调整生产参数，提高产品良率。面密度测量仪原理及其特性一1、2面密度测量原理面密度仪放射源的分类：β-ray和X-rayβ-ray面密度测试仪可用于正/负极涂布，而X-ray由于穿透性较弱仅能用于正极涂布。

β-ray传感器工作原画面密度测量仪原理及其特性一1.3面密度仪特点

β射线属于带电粒子流，β射线穿透锂电池负极涂布极片时，发生强度衰减，其衰减符合指数规律，β射线测量极片面密度特有的优势：由于β射线特有的穿透性以及天然、稳定的特点，再加上后期使用成本低，目前国际上公认的测量精确、性能稳定、使用经济的测量方法，仍是β射线侧重。β射线：高速运动的电子流e，贯穿能力很强，电离作用弱，本来物理世界是没有左右之分的，但β射线却有左右之分。贝塔粒子即β粒子，是指当放射性物质发生β衰变，所释出的高能量电子，其速度可达至光速的99%。在β衰变过程当中，放射性原子核通过发射电子和中微子转变为另一种核，产物中的电子就被称为β粒子。在正β衰变中，原子核内一个中子转变为一个质子，同时释放一个正电子，在“负β衰变”中，原子核内一个中子转变为一个质子，同时释放一个电子，即β粒子。面密度测量仪原理及其特性一1.4面密度仪的危险及防护X射线对机体的影响，由于受多种因素的影响所引起的临床反应亦多种多样。射线对人体的损伤显现在受照者本身时称躯体(本体)效应。如影响到受照者后代则称遗传效应。按对受照者损伤的范围不同又可分全身效应(如急、慢性放射病)．单一组织的效应(如皮肤损伤、眼晶体损伤等)和胎内照射的效应(如胎儿畸型等)。若从x线作用于机体后产生效应的时间考虑，尚可分近期和远期效应。β射线是一种带电荷的、高速运行、从核素放射性衰变中释放出的粒子。人类受到来源于人造或自然界(氚，C－14等)β射线的照射，β射线比α射线更具有穿透力，但在穿过同样距离，其引起的损伤更小。一些β射线能穿透皮肤，引起放射性伤害。但是它一旦进入体内引起的危害更大。β粒子能被体外衣服消减、阻挡或一张几毫米厚的铝箔完全阻挡。面密度测量仪原理及其特性一1.4面密度仪的危险及防护在辐射防护中有三个主要因素：时间，距离，屏蔽。辐射对比时间当你在辐射源附近时，你必须尽可能少待，以减少受到的辐射。假设我们去海滨度假，你一直待在海滩上，即暴露在阳光下，最后被晒伤。如果你少晒太阳，而更多的在阴影处休息，你不至于被晒伤。距离越是远离辐射源，受到辐射越少。假设我们去一场露天音乐会，你可能坐在歌手面前，或是坐在离舞台50米外，或是坐在街对面公园的草地上，你的耳朵听到的声音将有分别。你坐在表演者面前，你的耳朵会被震坏。50米处，声音大小一般般；坐在公园草坪上，你也许根本听不见音乐。就如上述例子，越是靠近辐射源，你被射线灼伤的几率越大，越是远离，危害越小。β粒子一般具有很强的穿透能力，在空气中能走几米，也就是说它们可以穿过几毫米厚的铝片。面密度测量仪原理及其特性一1.4面密度仪的危险及防护对面密度仪设备的安全特性要求

必须设计并提供铅板防护罩，在距机器外壳0.1m处测量，辐射率不超过1μGy/h（吸收剂量），累积计量不超过1mSv/a（有效剂量），满足GB18871《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中的豁免要求；屏蔽：如果你在辐射源周围增加屏蔽，你将受到更少的辐射。这就像在雨天，你没撑伞，就会被淋湿。但是撑了伞就不会这样了。面密度测量仪原理及其特性一02PART面密度仪的设备配置2.1面密度仪的设备配置2.2面密度仪结构介绍2.3面密度仪的工艺参数2.1面密度仪设备配置整体布局每套面密度测量系统包含3架β射线面密度测量仪（包含3枚kr85放射源）。a）一台安装在基材放卷后A面涂布前，用于检测基材（正极铝箔/负极铜箔）的面密度；b）一台安装在A面涂布烘箱后B面涂布前，用于检测单面极片烘干后的面密度；c）一台安装在B面涂布烘箱后极片收卷前，用于检测双面极片烘干后的面密度；面密度仪的设备配置二2.1面密度仪设备配置三架测厚系统示意图面密度仪的设备配置二2.2面密度仪各结构介绍设备的主要结构组成：1、整体机架：设备主体2、控制电脑和程序：电脑配置和程序功能3、USP电源：上位机配备UPS电源，在断电时能够保持运行时间≥15min4、放射源：Kr-85（氪85）活度为1250mCi（毫居）/46.25GBq5、扫描架：整体式O型架6、驱动装置：伺服电机＋高强度同步带7、分屏显示器：涂布机A/B同时显示监控页面8、安全防护铅板：保证设备周围的辐射量在安全范围内整体机架控制电脑防护铅板显示器面密度仪的设备配置二2.2面密度仪各结构介绍设备的主要结构组成：1、整体机架：设备主体2、控制电脑和程序：电脑配置和程序功能3、USP电源：上位机配备UPS电源，在断电时能够保持运行时间≥15min4、放射源：Kr-85（氪85）活度为1250mCi（毫居）/46.25GBq5、扫描架：整体式O型架6、驱动装置：伺服电机＋高强度同步带7、分屏显示器：涂布机A/B同时显示监控页面放射源扫描架控制电柜面密度仪的设备配置二2.3面密度仪技术参数项目正极负极涂层种类NCM/NCA（油系）石墨/SiC（水系）来料形式铝箔/单面/双面铜箔/单面/双面来料宽度（mm）≤1500≤1500基材厚度（µm）8～204～15重量规格（mg/cm²）正极双面10～58负极双面6～38干厚度（µm/side）100～35050～350边缘效应区域mm≤5mm≤5mm可接受极片抖动范围≤±3mm≤±3mm设备输入产品规格参数设备技术参数β射线在线测厚仪主要技术参数1.测量范围：0--1000g/㎡2.重复精度：±1‰or＞0.33g/㎡3.扫描速度：5--18m/min可调4.放射源85krβ放射源5.测量原理：射线衰减率测量6.适合产品：阴极极片、阳极极片、铜箔、铝箔7.直接测量指标：面密度8.放射性防护指标：国家标准《GBZ125-2009》9.使用年限：10年10.驱动系统：高精度伺服驱动11.扫描架类型：C型架/O型架（可选）面密度仪的设备配置二2.3面密度仪的工艺参数序号项目ES123型号E81型号蓝本尺寸精度蓝本尺寸精度1正极单面涂布工量（不含基材）190g/㎡～200g/㎡±1.5%202g/㎡～219g/㎡±1.5%2正极双面涂布工量（不含基材）385g/㎡～395g/㎡±1.5%404g/㎡～439g/㎡±1.5%3负极单面涂布工量（不含基材）103g/㎡～113g/㎡±1.5%118g/㎡～132g/㎡±1.5%4负极双面涂布工量（不含基材）211g/㎡～221g/㎡±1.5%237g/㎡～264g/㎡±1.5%设备输出产品规格参数面密度仪的设备配置二03PART面密度仪设备的操作应用3.1登录系统3.2设定参数报警限值设定3.3测量边界设定3.4KCM值校准3.5历史数据保存3.6设备正常生产状态下监控页面3.1登录系统输入登录账号+登录密码登录进入系统面密度仪设备的操作应用三3.2设备参数报警限值设定报警限值选择操作画面右下角的图标，在选项页中选择“传感器”再选择“测量设置”面密度仪设备的操作应用三3.2设备参数报警限值设定2.填写设定值3.设定报警限1.选择、确认测厚仪和参数名正确4.Update报警限5.Save面密度仪设备的操作应用三3.3测量边界设定1.设定边宽和幅宽2.保存面密度仪设备的操作应用三3.4KCM值校准在持续稳定的工况下，测厚仪测量的面密度测量值与实际采样的面密度有偏差，需要考虑进行KCM校准，具体操作步骤如下：-通常，在换卷时做KCM的采样标定测厚仪测量值：记录要标定的测厚仪的面密度平均值 +箔材重量：用于箔材测厚仪的标定 +涂敷1处理重量：用于A面测厚仪的标定 +涂敷2处理重量：用于AB面测厚仪的标定2.取样：样片建议1-3行，每行10个左右样片，称重，求出平均值，并折算成g/m2

面密度仪设备的操作应用三3.4KCM值校准2.选择“设置”1.单击记录将要修改的KCM面密度仪设备的操作应用三3.4KCM值校准1.选择“配方维护”2.单击MainCodeTable按钮面密度仪设备的操作应用三3.4KCM值校准单击MainCodeTable后会弹出选择框-箔材测厚仪选择NSP11CalibrationTable-A面涂敷测厚仪选择NSP21CalibrationTable-AB面涂敷测厚仪选择NSP31CalibrationTable选择正确的datagroup，单击确认面密度仪设备的操作应用三1.1标题内容4.重新调用配方1.选择对应的配方2.修改KCM3.保存KCM修正计算：新KCM=实测面密度值/记录的测厚仪面密度×旧KCM值面密度仪设备的操作应用三3.5历史数据保存1.选择“趋势图”3.单击“历史选择”2.确认选择的参数4.在历史选择弹出窗口，输入起始时间，并确认面密度仪设备的操作应用三3.5历史数据保存5.单击“Numric”6.弹出历史数据的数值显示7.单击“存入文件”，保存到需要的路径面密度仪设备的操作应用三3.6设备正常生产状态下监控页面箔材面密度单面面密度双面面密度面密度折线图如下：面密度仪设备的操作应用三3.6设备正常生产状态下监控页面3Dmap曲线图如下：面密度仪设备的操作应用三04PART面密度仪的常见故障4.1面密度仪的常见故障(1)扫描架安全(MSSSS1Nuclear):该报警得原因是:当Shutter没有命令打开时,接收头收到的电压大于0.5V；或当Shutter命令打开时,接收头收到的电压小于0.05V解决措施：遇到该故障时,先检查压缩空气不低于45PSI(3Bar)。在电脑上用命令强制打开Shutter,检查接收的电压读数。如果快门能动作,但没有接收头电压上升,可能是截收头放大板或高压板等接收部件损坏。如果快门不能动作,检查上下扫描头是否对齐,底板有头分离连锁指示灯,DS4黄灯亮表示OK;红