電池部材の厚み測定が難しい3つの理由
セパレータ・電極の厚みばらつきは、電池の容量・安全性・歩留まりに直結します。測定方法の選択を誤ると不良とロスを招きます。
厚みばらつきが容量ムラ・内部短絡に直結
電極の塗工厚がばらつくと活物質量が不均一になり、セル間の容量差や充放電ムラを生みます。セパレータが薄い箇所では正負極が接近し、内部短絡や発熱・発火のリスクが高まります。電極の厚み公差は一般にプレス後±2〜5µmで管理され、繰り返し精度0.1µm級の測定が求められます。厚みを安定管理できないと不良品の流出と廃棄ロスが増加します。
接触式・β線方式には現場での限界
マイクロメータなど接触式は走行中の連続測定が難しく、軟らかい塗工層に押し付けると変形や傷を生みます。β線方式は非接触ですが放射線源の管理・有資格者・管理区域が必要で、導入と運用のハードルが高いのが実情です。生産スピードに追従しながら、規制や接触の影響を受けずに測る手段が求められています。
透明・多層・銅箔工程は測りにくい
セパレータや塗工層は半透明で、一般的な変位計では表面と裏面の反射を分離できず誤差が出ます。集電体には銅箔・アルミ箔の多層構成もあり、層ごとの厚みを分けて測る必要があります。さらに電池工程では銅・銅合金の治具を避けたい要求や、ドライルーム・塗工直後の防爆環境など、設置環境の制約も測定を難しくしています。
電池部材製造の各工程と厚み測定ポイント
塗工からスタックまでの各工程で厚みを把握することで、ばらつきと不良を早期に検知できます。
塗工（コーティング）
集電箔に活物質スラリーを塗布。塗工直後・乾燥前の総厚を測定し、塗布量を即時フィードバック。防爆対応ヘッドなら溶剤雰囲気の乾燥工程前でも測定できます。
乾燥
溶剤を揮発させ塗工層を固定します。乾燥後の電極厚みを測定し、目付・密度の基準値を管理します。
ロールプレス
電極を加圧して密度を高めます。プレス後の厚みを挟み込みで測定し、片側ロールの偏摩耗や厚みムラを検知します。
スリット・捲回
／スタック
電極とセパレータを所定幅に裁断し積層します。セパレータ厚み・スタック後の幅を非接触で確認し、組立前の最終品質を保証します。
電池部材の厚み測定方式の比較
測定方式によって、非接触性・法規制・透明体対応・インライン適正に大きな差があります。
| 比較項目 | CL-3000シリーズ （マルチカラー共焦点・同軸） |
β線方式 | 接触式（マイクロメータ等） |
|---|---|---|---|
| 非接触・対象への影響 | ○ 非接触で対象物を傷つけない | ○ 非接触 | × 押し付けで変形・傷 |
| 放射線・法規制の管理 | ○ 不要 | × 線源管理・有資格者・管理区域が必要 | ○ 不要 |
| 透明・半透明体の測定 | ○ 表裏を分離測定（15µm〜） | △ 密度・材質に依存 | × 困難 |
| 片面・挟み込み（両面）測定 | ○ 片面／挟み込みの両対応 | △ 透過配置が必要 | △ 片面接触のみ |
| 多層（層別）厚み測定 | ○ 表面・裏面の反射を分離 | × 合計厚みのみ | × 不可 |
| インライン連続測定 | ○ 高速サンプリングで走行中も計測 | ○ 可能 | × 停止が必要 |
| 銅・銅合金回避／塗工直後対応 | ○ フルSUS治具・防爆ヘッド対応 | △ 構成による | △ 構成による |
CL-3000シリーズを選ぶ理由
CL-3000シリーズは放射線管理が不要なマルチカラー共焦点方式で、セパレータや塗工層のような透明・多層の電池部材を非接触で高精度に測定します。片面・挟み込みの両測定に対応し、塗工直後の防爆環境や銅を避けたい工程にも適合。β線・接触式の制約を解消しながらインライン厚み管理を実現します。
電池部材の厚み測定に対応するCL-3000シリーズ
マルチカラー共焦点方式を採用し、透明・多層・銅箔工程など電池部材の厚み測定に適合した同軸変位計です。
マルチカラーレーザ同軸変位計
CL-3000シリーズ
マルチカラー共焦点方式とQuad処理システムにより、透明・粗面・多層などさまざまな対象物を1台で高精度測定。厚み測定タイプCL-S015は分解能0.003µm・直線性±0.1µm（高精度域）。専用調整治具OP-88864はフルSUS仕様で、銅・銅合金を避けたい電池工程やドライクリーンルームに対応します。光軸合わせ機能により挟み込み測定でも光軸ズレの誤差を抑制。防爆タイプCL-S015EX（Zone 0/Division 1対応）は塗工直後・乾燥前の総厚測定が可能です。コントローラCL-3050は最大6ヘッドを同期測定でき、多点・両面の厚み管理を一括で行えます。
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電池部材・厚み測定の活用例
セパレータ・電極・塗工層など、さまざまな電池部材の厚み測定でCL-3000シリーズが活用されています。
セパレータ・電極の挟み込み厚み測定
2ヘッドで対象物を挟み、光軸合わせ機能で光軸ズレの誤差を抑制。プレス後の電極やセパレータの厚みを高精度に非接触測定します。
プレス後の電極厚み測定
ロールや電極からの発熱の影響を受けずに測定可能。プレスロールの制御をすることで歩留まり向上に役立ちます。
電池スタック後の幅・ケース高さ測定
大型ノギスでは測りづらいスタック後の幅や、電解液注入前のケース高さを同軸で非接触測定し、組立前の品質を確認します。
電池部材の厚み測定（CL-3000シリーズ）に関するよくあるご質問
- 半透明なセパレータの厚みも測れますか？
- 測れます。マルチカラー共焦点方式は表面と裏面の反射光を分離できるため、15µm程度からの透明・半透明体の厚みを非接触で測定できます。
- 電極を挟み込まず、片面だけで厚みを測れますか？
- 測れます。片面測定と、2ヘッドで挟み込む両面測定の両方に対応します。挟み込み時は光軸合わせ機能で光軸ズレによる誤差を抑えます。
- β線方式から置き換えられますか？
- 置き換えられます。マルチカラー共焦点方式は放射線源を使わないため、管理区域や有資格者が不要です。非接触のまま高精度なインライン測定を継続できます。
- 塗工直後・乾燥前でも測定できますか？
- できます。防爆タイプCL-S015EX（Zone 0/Division 1対応）なら、溶剤雰囲気の乾燥工程前でも塗工層の総厚を測定できます。
- 銅箔・銅合金を扱う工程でも使えますか？
- 使えます。専用調整治具OP-88864はフルSUS仕様で、銅・銅合金を避けたい電池工程やドライクリーンルームでも安心して使用できます。
- 複数箇所を同時に測れますか？
- 測れます。コントローラCL-3050は最大6ヘッドを同期測定でき、多点・両面の厚みをまとめて管理できます。
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