激光测厚仪与射线测厚仪在离电池极片制造应用分析15.9

实际上我们一直有这样的问题：如果浆料制备一致性保持的好，如 果涂布生产厚度一致保持的好，那么辊压工艺压实厚度取值保持就会良 好。极片制备一致性会有怎样的效果？也许就不需要割裂前段工艺的面 密度和后段工艺的厚度（形状）指标要求。
四、针对激光测厚仪和X-ray测厚仪的设备技术比较（技术视角影响，结 论仅供参考）
激光测厚系统与射线测厚系统 在锂电池极片在线测厚应用比较分析
一、技术背景沿革： 2010年之前，涂布多使用r/β（同位素）射线测厚技术，主要由日韩涂布机引入。 2010年之后，涂布使用测厚仪逐步形成：r/β（同位素射线）、X-ray（电离射线）、激光测量 等多门类技术共同使用局面。 二、各门类技术使用优略概述： r/β射线测厚仪技术成熟，辐射源稳定精度高，对单一元素材料测量效果最好；缺点是同位素 辐射危害大，管控严格，不符合绿色生产标准，个别地区已经禁止工业使用（如北京/上海)。 X-ray射线测厚技术历史也很长（90年代兴起），同样对单一元素材料测量效果好，但受高压 电离射线制备的稳定性、精度和使用寿命影响，整体应用效果不如r/β射线测厚仪。 激光测量技术成熟大概是近10年的事，主要得益于光敏元件飞速发展使得微小目标测量可以
激光好
测量目标物物
不敏感，材质无 显著影响
非常敏感，吸收系数与被测 量材料的原子序数的4次方成 正比，不适合测量多元素的产 品，适合测量单一元素的产品 金属靶老化衰减无规律，难 于静确补偿
对要求穿透性能高的大密度 材料，如铜箔、合金板材等，激 光更稳定； X-ray更适合测量单一元素
信号衰变规律性
无衰变
激光测厚系统与X-ray测厚系统对比表
对比项目 激光 X-ray传感器 (X-ray光管) 注释
测量原理
激光三角几何厚 度测量
贝尔吸收定律
激光不受材料影响； X射线和原子序数4次方关系， 单一元素测量好，复合材料测量 不好；
安全危害性
无
通电时有较强辐射危害风 险，放射性比贝它射线更强； 失电时无危害
激光更稳定 激光更稳定； X光管的发光性能极易受环境 湿度的影响，
对环境湿度的敏感性
源自文库不敏感
敏感
激光测厚系统与X-ray测厚系统对比表
X-ray传感器 (X-ray光管) 敏感
激光 敏感，通常有自动温度标 定功能
注释
激光更优越； X-ray温度补偿不够，需外 围冷却
对环境温度的敏感性
对探头错位的敏感性
专利曲线平台设计，不 敏感，可以设定自动校 准两个传感器探头之间 的距离 不受影响
敏感
X-激光更优越； ray需要更高精度扫描架确 保对位准确
电源的稳定性
由高压产生能量，要求 非常好的高电压稳定性
激光更优越； 电源的波动都会影响到X光 管的发光强度和稳定
在测厚仪的使用年限内一 般需更换两次X光管，后期 成本高； 激光则不需要，激光更优越 X光管激光更好； 通常需配备外部冷却装置， 如风冷或水冷，不易维护， 激光更好
探头部位寿命
5-8年
2-4年
探测部件故障率
稳定，极少故障
X光管是高电压热源，故 障率较高 根据地方政府规定及X射 线管能量级而定
放射性使用许可证
不需要
厚仪测量面密度无可厚非。但这实际上忽略了射线测厚技术不能克服的一个技术限制，即 多种元素混杂材料和分层结构（铜/铝基材）。在电池客户不断提高的涂布精度和形状一致 要求面前，只能另寻技术蹊径。
激光高频高分辨测厚技术在涂布厚度精度和形状描述有巨大的先天优势。在浆料制备一 致性有保证前提下（近几年浆料搅拌和材料制备工艺大幅提高），相同批次极片涂布厚度和 面密度分布呈现高度相关线性。这两条是我们在涂布工艺中使用激光测厚仪的坚实理论基础。
实现。
在锂电极片制造领域采用C架扫描式测厚方法由美国奥瑞克（ORYX）始创于1999年，在中国推 动始于2010年。该技术目前在锂电池极片制造领域对射线类测厚技术已形成“后发超越” 态势。
三、锂电池极片制备工艺与各类测厚仪技术选择 1、极片涂布：面密度指标优先于厚度
面密度是目前涂布工艺优先设计指标，因而在传统的测厚理念上选用射线（r/β/X）测
在负极极片测厚应用方面，激光测厚除了上述技术演变因素外，另一个显著的特点是避 免了铜箔基材大密度偏差对涂层面密度的大误差干扰。如100um涂布极片中如发生1um铜箔
厚度差可引发3-5%的射线面密度测量误差，而厚度测量误差仅存在1%。
目前在负极使用激光测厚仪渐成客户的主流选择。
2、辊压：厚度指标优先于面密度 极片辊压工艺中对厚度指标的优先顺序目前已为业界普遍接受。