Battery Manufacturing Process

バッテリ製造

高精度の水分・液体濃度計測

充電式バッテリの最高品質と性能を確保する

グリーン・トランジションは、二次バッテリの革新と応用の発展を促進しています。リチウムイオン(Li-ion)バッテリ、ナトリウムイオンバッテリ、その他のバッテリ化学系は、電気自動車(EV)、バッテリエネルギー貯蔵システム(BESS)、および幅広く拡大し続ける消費財の電源として使用されています。 

製造工程では、電極金属、電解液、製造用化学薬品が水分と反応するため、ドライルーム、ドライブース、グローブボックス、および不活性雰囲気において、安定した低露点または超低露点の条件が必要です。低または超低露点条件の維持は、安全性、歩留まり、効率に必要不可欠です。 

製造施設、特にギガファクトリーは非常に巨大であり、これらの制御環境を指定された露点まで乾燥させるには多大なエネルギーが必要です。また、カソード乾燥などの一部の加工工程も多くのエネルギーを消費します。  

ドライルームを効率的かつ持続可能に運用する方法

1.迅速な応答こそ唯一の方法です

製造工程のダウンタイムはコストがかかるため、Vaisalaの迅速応答型・高精度露点プローブは、ドライルームや除湿ユニットで顕著な利点をもたらします。 

安全な生産を続けるために、プローブが安定するのを何時間も何日もかけて待つ必要はありません。

2.シンプルこそ美しい

Vaisalaのプローブは、使いやすく、耐久性があり、コンパクトで、操作が容易で、さまざまな製造規模に適しています。セットアップもメンテナンスも簡単です。 

複雑さや不確実性よりも信頼性とシンプルさを選択しましょう。

3.エコシステム思考は賢明です

Vaisalaの露点プローブやIndigo変換器に搭載されたその他の計測パラメータのメリットを享受できます。 

Vaisalaを利用すれば、生産プロセス全体で比較可能な計測結果を簡単に確保できます。

Drying applications in battery

過度乾燥はコストがかかり、乾燥不足は危険です

Vaisalaとともに安全な世界へようこそ! 

リチウムバッテリ製造のミッドストリーム工程における信頼できるパートナー 

 

Vaisala offering for battery manufacturing
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Vaisalaは製造における重要な工程のための主要な計測パラメータを提供します。 
正確にリアルタイムに計測: 

  • 温度(T)
  • 露点(Td)
  • 相対湿度(RH) 
  • 化学濃度(nD)  

こういった極超低湿度の環境、クリティカルな充填やシーリング作業に対して、技術的に最適な製品を使用した世界最高水準の計測ソリューションは、ヴァイサラだからこそ提供できます。 
 
 

技術比較

Vaisalaの露点プローブとCRDS(Cavity Ring-Down Spectrometer)を比較検討してください 
さらに、最も過酷な運用環境で使用される冷却ミラー変換器、例えば 
充電式バッテリと半導体の製造

 ヴァイサラの露点プローブCRDS冷却ミラー変換器
Td計測
範囲*
-80°C...+20°C-100°C...-50°C -70°C...+20°C 
現地測定はいはサンプリングと大きな圧力差が必要ですいいえ、サンプリングが必要です
Tdの精度が必要です。
実験室状態* 
+/-2°C+/-0.2°C+/-0.2°C
気圧範囲* 1~50バー 1~5バー約1バーのみ
依存関係
大気の
状態
非依存依存安定した大気状況が必要です。実験室以外の環境では、サンプリングが誤差を生じる可能性があります。
環境 
依存。周囲温度が上昇すると、最低露点温度も高くなります。実験室以外の環境では誤差が発生する場合があります。
応答時間* 分数十分時間
感度高低(急速な変化を検出できず、平均化計測)低(急速な変化を検出できず、平均化計測)
(計測)
サイズ 小型で軽量。容易に設置可能な複数の場所 中型(約10kg)大型から中型まで
オペレーターによる対応
定期サービス
不要不要必須
サービスが必要なコンポーネント
サービス
不要不要(クリーンな環境の場合)必要(例:ペルティエ)
局所校正/
サポート利用可
はい低い可能性低い可能性
依存関係
背景ガス
軽微潜在的に強力潜在的に重大

 

*バッテリと半導体の製造における典型値

印刷用(PDF)

ボルタ・ファウンデーションとの特別ウェビナー

HVACシステム、R&Dラボ、パイロットライン、本格製造など多様な環境での水分センサのインストール、清掃、最適化のベストプラクティスを学びましょう。 

Dehumidifier unit with dew point probes

ドライルームの監視と制御

ドライルームの目的は、特に水分を最も重要な汚染物質として排除し、汚染物質のない安全な作業空間を提供することです。典型的な露点温度は約-40°C Td/fですが、-70°C Td/fまで低くなることもあります。 

乾燥条件を必要とする製造エリアは最大10,000 m²にもなり、加熱・冷却・乾燥に相当な量の空気が必要です。一定の乾燥状態は、指定された露点で制御された空気量を供給することで達成・維持されます。除湿機ユニットでは、乾燥剤ホイールに流れる空気の速度を調整することで、所定の露点が実現され、さらにVaisalaの露点プローブによって補助されます。ヴァイサラの高速応答型露点プローブは、ドラム1回転ごとに発生する湿度変化を平均化せずに検知し、真のリアルタイム制御を実現します。

Vaisalaのプローブは、正確でリアルタイムなデータを提供することで除湿機ユニットの効率を最適化し、エネルギー消費を削減し、よりコスト効率の高いバッテリー製造に貢献します。 

製品について詳しく知るには:DMP7、DMP8、Indigo500、DMT143

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DMP1-wall-installation

プロセス効率を最大化するための、高効率な室内全体のモニタリング

プローブを戦略的かつ適切な間隔で配置することで、ドライルームやクリーンルームを効率的にモニタリングでき、部屋の大きさにかかわらず、全体を包括的に制御できます。

DMP1は、Indigo300と組み合わせることで、電池、半導体製造におけるプロセスの信頼性と適切な乾燥レベルを維持するのに最適です。

DP370 with ATEX and EX certificate

乾式バッテリ電極(DBE)製造 

粉末ゾーンでの安全なプロセスおよび電極のためのATEX/EX認証露点計測 

ヴァイサラDMP370は防爆認定製品であり、混合、移送、貯蔵ゾーンにおける細かい電極粉塵によって生じる危険な状況下でも、-70ºC Td/fまでの低露点を安全に測定できます。 

ヴァイサラを選択する理由:  

  1. 化学組成別制御:NMC、LFP、その他の配合では閾値が異なるため、使用中のカソード粉末の化学組成の凝集感度に基づいて露点制御目標を設定します。 

     

  2. 一貫したドライルーム統合:粉末投入からラミネーションまで、継続的な水分管理を維持し、初回良品率を最大化し、セルスクラップを削減します。

     

  3. 文書化された校正および規制遵守:品質管理システムの一環として、規制遵守と長期的なプロセスの信頼性のためにセンサ校正記録を文書化します。 

     

中間工程の用途

陽極乾燥

Evaporating icon

露点を制御した環境下で陽極を乾燥させることで、初期充電サイクル中に安定した固体電解質間相(SEI)が形成されます。このSEI層はバッテリの性能と安全性にとって極めて重要です。 

Vaisalaの露点、湿度、温度の計測は乾燥機の乾燥工程を制御します。これにより、製品の品質と性能を維持しつつ、バッテリ材料や部品を水分から守ることができます。 

溶媒の沸点(通常は水ベース)により陽極乾燥は速いですが、最適化されたプロセス制御によって省エネが可能です。方法についてご相談ください。 

お問い合わせ

 

カソード乾燥

Evaporating icon

成功したカソード乾燥は、有害な副反応や腐食を防ぎ、最適なイオンおよび電解質の移動を促進する多孔質構造の形成を助け、バインダーを電解質中に均一に分散させることで、全体的に適切な電気化学的性能を確保します。カソード乾燥は、特に適切に管理・最適化されない場合、最もコストのかかる処理工程の一つです。 

Vaisalaのプローブは、乾燥工程のさまざまな段階で使用可能であり、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)などの強い化学溶媒や非常に高温度といった、全く異なる運用環境でも対応できます。過酷な状態下でヴァイサラを選択することで、正確な計測が保証され、異なる乾燥工程間で比較可能な結果が得られます。 

カソード乾燥工程を適切に管理し、収率を高めましょう。

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除湿機制御

Battery icon

Vaisalaの露点プローブは、バッテリ製造における除湿機ユニット(DHU)の効率を最適化するよう設計されており、エネルギー消費と運用コストを大幅に削減します。Vaisalaの高速応答型露点プローブは、ハイエンド乾燥機と連携して閉鎖制御ループを構築することで、プロセスを完全に最適化することができます。 

エキスパートの記事を読む(英語)

 

製品の詳細を見る:

DMP7 
DMP8 
Indigo500 
DMT143

グローブボックス

Battery icon

グローブボックスは、バッテリ製造において欠かせないツールです。水分と酸素を低水準に維持し、密閉された制御された不活性雰囲気を提供し、リチウムや電極などの材料が水分や酸素と反応・劣化しないように保護します。 

ヴァイサラの小型かつ統合可能な計測プローブを使用することで、グローブボックス操作中の湿度を望ましい低湿度レベルに維持し、厳格に管理するとともに、電解液の分解を防ぎ、バッテリコンポーネントの品質、安全性、性能を確保できます。 

グローブボックスへの直接設置、プローブの高い耐薬品性と素早い応答時間といった特徴が、非常に高速なシーケンス制御を実現します。

お問い合わせ

乾燥ブースやその他の不活性雰囲気

Battery icon

充電式バッテリ製造の一部の工程では、制御された密閉雰囲気の通常の乾燥室以上の乾燥条件が必要になることがあります。 

精度が求められる場面で真価を発揮する、Vaisalaの高精度な計測結果と小型プローブにご信頼ください。おすすめ製品をご覧ください。 

こういった極超低湿度の環境、クリティカルな充填やシーリング作業に対して、技術的に最適な製品を使用した世界最高水準の計測ソリューションは、ヴァイサラだからこそ提供できます。 
 
DMP7 

DMT143

DMT152

NMPおよびその他の溶媒

Battery manufacturing mixer icon

N-メチル-2-ピロリドン(NMP)は高性能リチウムイオンバッテリの製造に不可欠です。PVDF(ポリビニリデンフッ化物)結合剤を効果的に溶解し、均一なスラリーを作り出すことで、活性物質の均一な分散と電極の均一なコーティングを保証します。これは最適なバッテリ性能を実現するための決め手です。

Vaisalaの化学濃度計測ソリューションであるVaisala Polarisプロセス屈折計は、高価で有害なNMPを効果的に回収し、化学廃棄物を最小限に抑えて環境負荷を軽減することで、バッテリ製造の効率性と持続可能性を高めます。これにより、コスト削減とより持続可能な生産プロセスの実現をサポートします。

Vaisalaのプロセス屈折計がどのようにコスト削減、持続可能な運用の推進、製品品質の向上を実現するかをご覧ください。 
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バッテリー製造の重要な計測ポイントにおける信頼性とシンプルさ

正確で信頼性の高い計測機器を選択することで、よりスマートに判断でき、バッテリ製造の負荷や不確実性を軽減できます。 

バッテリー製造向けドライルームで高速応答プローブを利用するメリット

乾燥工程は、バッテリ製造用ドライルームで最もコストがかかる作業の一例です。乾燥は非常にデリケートな作業です。過度に乾燥させると費用が嵩み、乾燥が不十分だと危険です。 

なぜ乾燥機の露点プローブの応答性が悪いとすべてがうまくいかなくなるのか、ご説明します。;
 

なぜヴァイサラ?

エネルギー削減

ドライルームのすべての乾燥機操作のエネルギー消費を削減できます。ドライヤーを正確に管理し、プローブの迅速な応答時間による即座のドライヤー調整のメリットを得られます。 

低露点対応

ヴァイサラIndigo製品を利用してドライルームの状態を監視し、標準条件から特殊条件まで一貫性のある的確な動作を保証できます。高性能のヴァイサラIndigo製品は、将来の乾燥要件にすでに対応します。

高温、乾燥、化学処理

ヴァイサラの製品は、計測プローブが最も過酷な環境でも利用できるように設計されているため、あらゆる用途に適しています。

データ収集による安全な処理

Indigo製品でデータを収集し、ドライルームにローカルスクリーンを設置してSCADA(監視制御システム)にデータを供給することで、迅速な調整と安全な処理を実現します。 

包括的なソリューション

多用途の計測ソリューション&nbsp:計測範囲、温度、サンプリングソリューション、さまざまなデジタル&nbsp出力サポート、耐薬品性のあるプローブ&nbspなど。

設計におけるエコシステムの実行により、特定のニーズに最適なプローブの柔軟な構成を提供できます。

solid state battery

ソリッドステートバッテリーの研究、その先へ

リチウムイオン(Li-ion)バッテリ、リチウム硫黄(Li-S)バッテリ、ナトリウムイオンバッテリ、そしてソリッドステートバッテリ。 

より強力で安全かつ小型の製品を求める、ますます高まる需要を満たすために、バッテリ技術はかつてない速さで進化しています。その一方、テクノロジーの進歩にもかかわらずこれらの新しい技術は湿度により敏感で、正確な制御と監視が不可欠です。

ヴァイサラは、研究開発、ラボ、製造拡大向けのソリューションを提供しています。計測ニーズははっきりしているのに適切な計測機器がない場合、当社が解決策をご提案します。 

最も信頼できる計測機器プロバイダーである私たちと提携し、信頼性の高い成果と安全な実験を実現して、業界トップクラスの湿度&露点プローブで将来の発展に備えましょう。

 

Lithium-ion rocks

水式冶金リサイクル

有価金属のリサイクルは、二次バッテリ製造における循環型経済を達成するための重要な側面の一つです。経済的かつ持続可能に高い金属回収率を可能にする新しいイノベーションや技術が登場しています。そのような革新の一つが、浸出などの化学的プロセスを通じて金属を回収する湿式冶金リサイクルプロセスです。 


リサイクル工程全体において水分管理は重要です。リチウムは水分と反応するため、安全性と効率を確保するには正確な露点監視が必要です。Vaisalaの製品は重要なデータを提供し、材料の劣化を防止し、安全な処理条件を確保します。 


Vaisalaとともに安全なプロセスを確保しましょう。 
 

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