リチウム電池は、安全性と信頼性を備えた現代生活の必需品と快適さの両方を維持します。 家電製品、電気自動車（EV）電源、太陽光発電、UPS、遠隔地の警報システム、モビリティ機器、ポータブルパワーパックなど、実生活での用途は多岐にわたります。 現在、このバッテリー技術は、道路輸送と再生可能エネルギーのエネルギー貯蔵を担おうとしています。電気自動車や定置用蓄電システムが市場に浸透するためには、電池の性能と寿命がボトルネックとなります。目標特性を達成し、品質を維持するために、電池の製造工程を最適化する必要があります。

サステナビリティ - エネルギーと原材料の消費量の削減

バッテリーメーカーは、環境フットプリントを可能な限り削減することを目指しています。 循環型製造のアプローチ、電池セル製造の動力源となるクリーンエネルギーの使用、原材料の慎重な調達が必要です。

使用済みバッテリーをリサイクルし、材料をリサイクルして製造に戻し、「ループを閉じる」方法を探している人もいます。

安定した競争力のある生産プロセス

すべてのバッテリーソリューションは、セルを "最小公倍数 "としています。より高い容量を得るためには、バッテリーは多くの小さなセルを直列・並列に接続することで構成されます。電池製造の世界では、このことが特に顕著で、どんな電池パックも、その最も弱いセルよりも強くはありません。

最良のセルと最悪のセルのサイクル寿命と品質には大きな違いがあります。 製造プロセスを繰り返し安定化することにより、要求の厳しいアプリケーションでのバッテリーソリューションはより高品質になります。

生産能力の向上

ヨーロッパのバッテリーGigaFactories| https://www.orovel.net/insights/li-on-battery-gigafactories-in-europe-june-2020

セルの組み立ての最初のステップは、活物質、導電性材料、およびポリマーバインダーを溶媒中に含む懸濁液を銅フィルムまたはアルミニウムフィルムに堆積させることです（スラリーの準備とコーティング）。 これに続いて、電極の乾燥、カレンダー、およびサイジングが行われます。 望ましい電気化学的性能を実現するには、電池電極の多段階製造プロセスを厳密に制御する必要があります。 スラリーは非常に複雑な懸濁液システムであり、高粘度の媒体にさまざまな化学物質、サイズ、形状の固体粒子が多数含まれています。 均一性を保つには、スラリーを完全に混合することが不可欠です。 スラリーのレオロジー特性は、完成した電極に影響を与えるスラリーの安定性、混合の容易さ、コーティング性能などの重要な属性に影響を与えます。 組成と適用される処理条件は、結果として生じる懸濁液のレオロジーに影響を与える可能性があります。 密度と粘度は、流動特性を定量化し、サンプル内の構造の程度と、固体または液体のような挙動が支配的な程度を特徴づけます。 電極製造工程では、工程内成分の粘度が特に重要であり、コーティングなどの電池製造工程で重要な役割を果たします。 ポリマーバインダー溶液の粘度は、コーティング性能に影響を与えます。 それは、粉末がその中に分散する容易さ、混合に必要な力、および均一なコーティングの適用速度に影響を及ぼします。 多孔質電極理論（PET）は、実験によって検証された、リチウムイオン電池セルの全体的な性能に対する正極密度の関連性を示唆しています。 正極密度が高いセルは、低電流レートでわずかに高い放電容量を示しますが、高電流レートでは、正極密度が低いセルはより優れた性能を示します。

MediumのBatteryBits| https://medium.com/batterybits/battery-manufacturing-basics-from-catls-cell-production-line-part-1-d6bb6aa0b499

スラリーの物理的特性を決定するスラリー成分とその状態の分散は、リチウムイオン電池を製造するための混合およびコーティングプロセスの設計と開発において重要です。

• リチウムイオン電池（LIB）電極スラリーの従来の生産方法は、バッチまたは準連続プロセスに基づいています。
• 連続混合プロセスは、すべての液体および固体成分の制御された投与と、液相中の固体粒子のミクロ分布から成ります。

セルの化学的性質は繊細なため、時間とコストの節約は、常に高い品質を維持する必要があるという妥協点を欠くことはできません。密度と粘度を制御してバッチプロセスを最適化することで、一貫性、品質、そして大幅な材料コストの削減を実現します。連続混合プロセスのプロセス制御とトレーサビリティは、密度と粘度のインライン監視・制御によって向上します。インライン統合によってサポートされる自動化により、生産ライン全体のプロセスを最適化し、増大する需要に対応してバッテリー製造を迅速化することが可能になります。

高性能電極の開発・製造において、電極スラリーの重要なパラメータ（密度と粘度）の監視と制御は極めて重要です。主な理由：

• スラリーの混合中、不必要な攪拌は時間とともに劣化し、内部構造を劣化させます。 目標は、粒子の崩壊なしに、最大の均質性で成分の完全な混合を達成することです。 密度制御により、正しい材料組成と構成成分の割合が保証され、粘度制御により、スラリー調製プロセスの一貫性が保証されます。
• 高粘度のスラリーはコーティングプロセスで問題を引き起こし、分散性が低いとフィルムの均一性が低下します。 コーティングの厚さと層の密度の均一性は、バッテリーの寿命（再充電サイクル時間）とイオン移動速度の制御を保証するために重要ですが、層の厚さを調整することで、より小さなバッテリーを作成できます。 均一なコーティング厚と最小のコーティング厚偏差を達成するには、粘度制御が不可欠です。
• バッテリースラリーの粘度が高いほど、放置時の沈降に対する耐性が向上し、コーティング上により厚い電極膜が形成されます。 また、粘度が高いと、コーティングプロセスの制御が難しくなり、コーティングの不規則性や層密度の変動が発生する可能性があり、その結果、イオン移動速度が変動し、その結果、予測できないバッテリー寿命時間（および予測できない再充電サイクル時間）が生じます。
• 電極密度は、リチウムイオン電池のサイクル性能と不可逆的な容量損失に影響を与えます。 予定表作成プロセスの要件に基づいて、適切な範囲内で監視および制御する必要があります。

自動化されたインライン粘度測定と制御は、電池製造プロセスのスラリー調製、コーティングおよび乾燥段階で電極スラリーのパラメーターを制御するために不可欠ですが、電池の性能を向上させるためには、カレンダー加工段階で電極密度を綿密に監視する必要があります。 Rheonics は、多段階の電池製造プロセスにおけるプロセス制御と最適化のための次のソリューションを提供します。

1. 列をなして 測定値： RheonicsSRV は、内蔵の流体温度測定機能を備えた広範囲のインライン粘度測定デバイスであり、任意のプロセスストリーム内の粘度変化をリアルタイムで検出できます。
2. 列をなして 粘度と密度 測定値： RheonicsSRD は、内蔵の流体温度測定機能を備えたインライン同時密度および粘度測定装置です。 密度測定が業務にとって重要な場合、SRDは正確な密度測定とともにSRVと同様の運用機能を備え、ニーズに応える最適なセンサーです。

コンパクトなフォームファクター

RheonicsSRV と SRD は非常に小さなフォームファクターを備えており、簡単な OEM および後付け設置が可能です。 あらゆるプロセス ストリームに非常に簡単に統合できます。

圧力低下なし プロセスライン

RheonicsSRV と SRD は、プロセス ラインでわずかな圧力降下を引き起こします。 粘度および密度の測定は非常に正確で、ニュートン流体および非ニュートン流体、単相流体および多相流体において高い再現性があります。

取り付け条件の影響を受けない：あらゆる構成が可能

Rheonics SRV と SRD は独自の特許取得済みの同軸共振器を使用しており、センサーの両端が反対方向にねじれ、取り付け時の反動トルクが打ち消されるため、取り付け条件の影響をまったく受けなくなります。

正確で高速かつ信頼性の高い測定

洗練された特許取得済みの第 3 世代電子機器がこれらのセンサーを駆動し、その応答を評価します。 超高速で堅牢なエレクトロニクスを包括的な計算モデルと組み合わせることで、 Rheonics 業界で最も高速かつ最も正確なデバイスの XNUMX つです。 SRV および SRD は、リアルタイムで正確な粘度 (および SRD による密度) を毎秒測定し、流量の変動の影響を受けません。

優れたセンサー設計と技術

RheonicsSRD と SRV は非常に小さなフォームファクターを備えており、簡単な OEM および後付け設置が可能です。 あらゆるプロセス ストリームに非常に簡単に統合できます。 掃除が簡単で、メンテナンスや再構成が不要で、産業用通信システムと完全に互換性があります。 どちらのセンサーも、¾ インチ NPT や 1 インチなどの業界標準のプロセス接続で使用できます。 Tri-clamp オペレーターがプロセスラインの既存の温度センサーを SRV または SRD に置き換えることができるため、内蔵 Pt1000 (DIN EN 60751 クラス AA、A、B) を使用した正確な温度測定に加えて、密度や粘度などの非常に価値のある実用的なプロセス流体情報が得られます。利用可能）。

SRD：単一の機器、トリプル機能

RheonicsSRD は、粘度、密度、温度測定のための XNUMX つの異なる機器を置き換えるユニークな製品です。 これにより、XNUMX つの異なる機器を同じ場所に配置するという困難がなくなり、最も過酷な条件下でも非常に正確で再現性のある測定が可能になります。

ニーズに合わせて構築された電子機器

防爆型トランスミッターハウジングと小型フォームファクターのDINレールマウントの両方で利用可能なセンサー電子機器は、プロセスパイプラインおよび機械の機器キャビネット内に簡単に統合できます。

統合が容易

センサーエレクトロニクスに実装された複数のアナログおよびデジタル通信方法により、産業用PLCおよび制御システムへの接続が簡単かつ簡単になります。

Rheonics は、危険な環境での使用向けに ATEX および IECEx によって認定された本質安全防爆センサーを提供します。 これらのセンサーは、爆発の可能性のある雰囲気での使用を目的とした機器および保護システムの設計および構造に関する重要な健康および安全要件に準拠しています。

本質安全防爆認証は、 Rheonics また、既存のセンサーのカスタマイズも可能になり、お客様は代替品の特定とテストにかかる時間とコストを回避できます。 カスタム センサーは、XNUMX つのユニットから最大数千のユニットを必要とするアプリケーションに提供できます。 リードタイムは数か月ではなく数週間です。

Rheonics SRV & SRD ATEXとIECExの両方の認定を受けています。

プロセスストリームにセンサーを直接インストールして、リアルタイムの粘度と密度の測定を行います。 バイパスラインは不要です。センサーをインラインに浸すことができ、流量と振動は測定の安定性と精度に影響しません。 流体に対して繰り返し、連続した一貫したテストを提供することにより、混合性能を最適化します。