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A Inteligência Artificial Acelera a Análise Overhang Automática dos Ânodos das Baterias Através de CT de Raios X

A inspeção e análise do Overhang do ânodo nas células da bateria de iões de lítio (LiB) durante a sua produção em massa pode ser realizada automaticamente, com precisão e consistência, por digitalização de raios X 3D e tomografia computorizada (CT) durante a produção em massa, onde os curtos tempos de ciclo de inspeção são fundamentais. Segue-se a introdução do software LiB.Overhang Analysis, alimentado por inteligência artificial da Nikon.

O software permite um elevado rendimento de produção para satisfazer a crescente procura do mercado de baterias e resulta em menos reclamações de garantia dispendiosas por parte dos utilizadores de veículos elétricos, sistemas de armazenamento de energia e outros equipamentos alimentados por baterias. O objetivo da LiB.Overhang Analysis é fomentar inspeções em linha mais cedo no processo de fabrico para melhorar a qualidade do produto. A Nikon fornece uma solução total ao combinar esta nova abordagem de análise com a sua fonte inovadora de raios X microfocus, Rotating.Target 2.0 e tecnologia Half.Turn CT.

O ânodo numa célula LiB é maior do que o cátodo para evitar o revestimento de lítio e possível formação de dendrito, por isso é que existem áreas passivas no ânodo conhecidas como regiões salientes que não são opostas por áreas correspondentes de cátodo. As suas dimensões devem estar consistentemente dentro de limites próximos, caso contrário o desempenho da bateria pode ser reduzido e, em casos extremos, pode entrar em combustão espontânea. Por conseguinte, é extremamente importante analisar a saliência do ânodo.

O problema de o fazer através da tradicional inspeção radiográfica 2D é que, embora rápida, não fornece resultados suficientemente precisos ou repetíveis, pois é extremamente difícil distinguir camadas individuais com uma única radiografia, especialmente quando as camadas não são perfeitamente planas.

A automatização da análise por CT, que é relativamente recente no mercado, elimina todas as dificuldades acima referidas. LiB.Overhang Analysis é suficientemente rápido para lidar com a velocidade das linhas de produção, uma vez que é menos sensível ao ruído em imagens 3D adquiridas por digitalização de alta velocidade.

Isto porque o modelo avançado de IA de aprendizagem mecânica da Nikon é capaz de utilizar informação prévia para identificar e classificar características e falhas de overhang de ânodo nas células, independentemente da presença de ruído típico e artefactos de digitalização. Tais dados de digitalização confundiriam os métodos convencionais de análise e produziriam resultados errados ao tentar segmentar as camadas anódicas e catódicas automaticamente. Seria necessária uma digitalização muito mais lenta para gerar uma imagem de maior qualidade, comprometendo a produtividade do controlo de qualidade (CQ).

Desenvolvido especificamente para a série XTH do próprio fabricante de sistemas de CT, o software LiB.Overhang Analysis permite a digitalização rápida, precisa e fiável de células de bateria, seja em linha ou fora dela, numa fábrica. Os engenheiros da Nikon ajustam tanto os parâmetros de digitalização CT como a configuração LiB.Overhang Analysis para otimizar a velocidade de inspeção do sistema e a sua repetibilidade.

O Overhang de ânodos são calculados automaticamente pelo novo software da Nikon para cada camada na pilha de ânodos/cátodos, gerando não um simples resultado de aprovação/reprovação, mas sim medições numéricas de características críticas, para que os clientes possam utilizar as estatísticas mais relevantes para as suas necessidades. Qualquer um dos métodos permite detetar e quantificar precocemente os problemas de montagem, de modo que os dados possam ser utilizados para otimizar o processo de produção, aumentando a produção e reduzindo a sucata. Os dados de inspeção podem ser armazenados numa base de dados do sistema de execução de fabrico para permitir a rastreabilidade total de cada célula individual, de acordo com as práticas de Qualidade 4.0.

Outras tecnologias únicas da Nikon desempenham um papel crucial no sucesso desta aplicação de inspeção, sem a qual não seria possível a necessária aquisição de dados a alta velocidade. Uma delas é aproveitar a capacidade das poderosas fontes de raios X microfocais. Outra é optar pela Rotating.Target 2.0, que gira de modo a dissipar rapidamente o calor gerado pela pequena mancha de eletrões que choca com a superfície do tungsténio, permitindo uma potência mais elevada do que é possível de outra forma. O Half.Turn CT pode também ser utilizado, pelo que em vez de a amostra rodar 360 graus durante o ciclo de raios X, só é necessário rodá-la pouco mais de 180 graus para obter dados suficientes para uma imagem de qualidade equivalente, duplicando a eficiência da inspeção.