全自動画像寸法測定器リチウムイオンバッテリー寸法測定事例集

電気自動車用バッテリーパックを、上蓋・制御ユニット・電池モジュール群・下部ケースに分解した図

年々高まるバッテリー需要と求められる検査精度

航続距離の長い電気自動車の普及のために、リチウムイオン電池は高容量化・小型化・ローコスト化が求められています。リチウムイオン電池の欠陥は発火などの重大な欠陥につながるリスクもあり、非常に厳密な検査が必要になります。品質を担保するために鍵となるキーエンスの寸法測定テクノロジーをご紹介します。

オフライン検査の重要性

バッテリーの品質保証においては、製造ライン内での自動全数測定と同時に、トレーサビリティの取れた測定器を使って定期的に抜き取り検査を実施することが非常に重要です。また、段取り替えのタイミングにおいて素早く正確な寸法測定ができることは稼働率の向上、不良製造防止に役立ちます。キーエンスの測定器は国際基準に紐づくトレーサビリティを確立し、証明書を発行しています。

品名・型式・校正日、使用した標準器名、キーエンス校正責任者の承認欄を記載した校正証明書の実物

国家（国際）基準独立行政法人産業技術総合研究所計量標準総合センター
JCSS認定校正事業者基準スケール
参照基準精密座標測定装置
常用基準基準スケール
被校正測定器全自動画像寸法測定器IM-X

オフライン検査にキーエンスを選ぶ理由

従来オフライン測定機器の課題:測定に時間がかかる/オペレーションが専門的で限られた人しか使えない/測定者によって誤差が発生する。IM-Xの特長・メリット:対象物をステージに置いてボタンを押すだけ/数秒で最大5000箇所を自動測定/操作が簡単なので誰にでも使える・誰が測っても同じ測定結果

結果を自動記録し本体に蓄積

測定結果はすべて本体内部に自動保存。保存した結果から、平均、σ、3σ、6σ、Cpkなど、主要な統計値を自動で計算し表示できます。測定された日時や、ロットナンバーなどの情報も自動保存されるため、以前に測定した結果の検索も簡単です。

測定日時・判定(OK)・シリアル番号ごとに項目1〜10の測定値を一覧表示するデータ画面(上部に抽出条件と対象設定欄)

試作品・初品検査

立ち上げ期間の短縮による生産性の向上
工程内・抜き取り検査

段取り時間の短縮による設備の稼働率向上
出荷前検査

短納期品の出荷前検査に対応
受け入れ検査

多品種の受け入れ検査でも一定の基準で管理

全自動画像寸法測定器測定事例

セルの種類

リチウムイオンバッテリーのセルは大きくラミネート型・角型・円筒型に大別されます。

ラミネートパッケージの寸法測定ラミネート

ラミネート成型後、全体の寸法と正極・負極の位置を測定します。正極・負極の位置がずれていると、ショートを起こして安全性を保障できない可能性があります。また、本来期待されている充放電能力を発揮できない可能性があります。非常に重要な測定項目であるため、インラインの全数検査の他に抜き取りでオフライン検査をするのが一般的です。測定項目が多いため、多数の測定箇所を瞬時に測定できるIM-Xシリーズが有効です。測定スピードが上がれば生産ラインの効率化につながり、抜き取り検査のサンプル数を増やすこともできます。
タブリードラミネート

タブリードはラミネート型パッケージから電気を取り出すためのリード線です。リードに貼られているシールは高い封止性で外装フィルムと強く密着し、液漏れを防ぐ役割を担っています。このシールは絶縁性があり、アルムパウチとリードが接触して短絡することを防止する役割もあるため、シール位置がずれると事故に繋がります。タブリードの測定は端面同士の距離の他、端面からシールまでの距離、角のR部分など測定項目が多く、最大5000箇所を数秒で測定できるIM-Xシリーズが役立ちます。
電極角型円筒型ラミネート

ロールからカットされた時の長さの他、金属箔に塗布された電極の長さ・幅、端面からの距離を測定できます。幅のばらつきが直接バッテリー性能に影響するため重要な測定項目です。IM-Xシリーズを使えば専任の検査員でなくても再現性の高い測定結果が得られるため、工程内での抜き取り検査にも役立ちます
セパレータ角型円筒型ラミネート

ロールからカットされた幅を測定できます。IM-Xシリーズは測定結果がすべて自動で記録され、必要な時にトレースすることが可能です。測定された日時やロットナンバーなどの情報も自動保存されるため、以前に測定した結果の検索も簡単です。
円筒型電池の寸法測定円筒型

高い密閉性を求められる円筒型セルは寸法管理が非常に重要です。投影機やハンドツールで測定をすると時間がかかり、生産性や品質に影響を及ぼします。IM-Xシリーズは工程内の抜き取り検査で役立ちます。外径の他、全長、先端R部の幅や深さを測定できます。IM-Xシリーズならば対象物をステージに載せ、最大1000個まで同時に測定が可能です。早く正確な抜き取り検査に役立ちます。
封口板角型円筒型

封口板はバッテリーの高い密閉性のため、精度が非常に重要な部品です。内容物の（電極・電解液など）の漏出を確実に防止するのと同時に、外部からの湿気が流入するのを防ぐ役割があります。湿気が流入するとバッテリー容量が低下するため、バッテリー性能に直結します。IM-Xシリーズを使えば寸法の他、非接触で平面度も測定可能です。
ガスケット角型円筒型

バッテリーを封止するためのガスケットも寸法管理が非常に重要です。IM-Xシリーズを使えば内径・外径を非接触で測定が可能です。落射照明を使うことで、エッジを際立たせて測定することが可能です。
バスバー角型円筒型ラミネート

バスバーは電池同士を直列・並列で接続するための金具です。穴位置がずれているとうまく接合できないため、重要な測定項目です。導電効率に影響する、接地面の平面度もIM-Xシリーズを使えば非接触で測定が可能です。また、曲げている部分の高さも測定できます。バスバーは導電性を高めるためメッキなどの表面処理をされていることが多く、ノギスやハイトゲージのような接触式の測定機ではなく非接触で測定できる画像測定機が役立ちます。