Am 1. Juli 2026 trat GB 38031-2025 in Kraft, das als „strengste Batteriesicherheitsverordnung aller Zeiten“ bezeichnet wird. Der Test zur thermischen Ausbreitung wurde von der Regel einer „Fluchtzeit von fünf Minuten“ auf die Anforderung „kein Brand, keine Explosion innerhalb von zwei Stunden“ angehoben – damit haben die Sicherheitsstandards für Antriebsbatterien eine neue Ebene erreicht.

Eine hohe Sicherheit hängt nicht nur von Materialien und Konstruktion ab, sondern vor allem von der konsistenten Steuerung während des Fertigungsprozesses. Kleinste Abweichungen, die bei jeder Verfahrensstufe von der Beschichtung bis zum Kalandern und Längsschneiden der Elektrodenfolien entstehen, können sich sukzessive vergrößern und letztlich die Sicherheit des gesamten Batteriepakets beeinträchtigen. Daher werden Online-Messverfahren zu einer zentralen Stütze, um die Qualitätskontrolle vorzuverlagern und näher an den Fertigungsprozess heranzurücken.

Online-Prüfverfahren für zwei Schlüsselverfahren: Beschichtung sowie Kalandern und Längsschneiden

Die Elektrodenfertigung ist der Ursprung der Konsistenz von Antriebsbatterien. Zwei aufeinanderfolgende Verfahren – die Formgebung durch Beschichtung und die Endformung durch Kalandern und Längsschneiden – bestimmen gemeinsam die endgültige Qualität der Elektrodenfolien.

• Beschichtung: Von der Stichprobenprüfung zur durchgängigen Prozessüberwachung

Mit der Weiterentwicklung von Hochgeschwindigkeits-Beschichtungsanlagen, breitbahnigen Elektrodenfolien und Batterien mit hoher Flächenbeladung stoßen herkömmliche Stichprobenverfahren an ihre Grenzen. Sie können den Anforderungen einer hochkonsistenten Fertigung hinsichtlich der Prüfabdeckung, Schwankungen des Trägermaterials sowie der Erkennung kleiner Defekte wie freiliegender Folienbereiche nicht mehr gerecht werden.

Coating Process Applications

① ② ④ Areal Density Measurement(Positive/Negative Electrode Substrate, A/B-Side Dry & Wet Coating)

③ ⑤ Edge Thickness Measurement(Integrated Areal Density Gauge & Laser/X-ray Thickness Gauge)

⑥ ⑦ CCD Dimensional Inspection(A/B-Side Dry & Wet Coating Dimensions, Coating Edge Alignment)

⑧ CCD Surface Defect Inspection(A/B Side)

Zur Lösung dieser Herausforderungen hat MANST ein Online-Messsystem entwickelt, das alle zentralen Prüfpunkte abdeckt: Flächenbeladung von Nass- und Trockenfilm, Trockenfilmdicke, synchronisierte Prüfung von Vorder- und Rückseite, Randkontrolle sowie CCD-Bildvermessung. Damit wird eine lückenlose Qualitätsüberwachung während des gesamten Beschichtungsvorgangs realisiert.

Das Gerät zur vollständigen Prüfung der Flächenbeladung ermöglicht eine 100-prozentige flächendeckende Messung. Über eine synchronisierte Mehrstellenmessung werden gleichzeitig die Flächenbeladung von Nass- und Trockenfilm sowie die Dicke des Trägermaterials erfasst. Bei einer Synchronisationsgenauigkeit von ±2 mm wird die reine Flächenbeladung der Beschichtung exakt ermittelt, wodurch Messfehler aufgrund von Schwankungen des Trägermaterials wirkungsvoll beseitigt werden.

Zudem analysiert das System mehrere Parameter im Zusammenhang, übermittelt die Messdaten in Echtzeit an die Steuerung des Beschichtungskopfs und realisiert einen intelligenten geschlossenen Regelkreis: „Echtzeitmessung – Abweichungsanalyse – Echtzeitregelung“. Dadurch wird die Prozessanpassung von einer erfahrungsgesteuerten Vorgehensweise hin zu einer datengesteuerten Arbeitsweise überführt.

• Kalandern und Längsschneiden: Von der Qualitätsverifikation zur geschlossenen Regelung

Nach Trocknung, Kalandern, Auf- und Abwickeln sowie Längsschneiden der Elektrodenfolien können sich Dicke, Abmessungen und Randzustand noch verändern. Demzufolge kommt dem Verfahren des Kalanderns und Längsschneidens die wichtige Aufgabe der abschließenden Qualitätsverifikation zu.

Calendering & Slitting Process Applications

① Laser/X-ray Inspection System(Electrode Thickness, Areal Density & Edge Thinning after Calendering)

② ③ CCD Vision Inspection(Positive/Negative Electrode Surface Defects & Slitting Dimensions)

Da die Dickenkontrolle von Elektrodenfolien mittlerweile im Mikrometerbereich erfolgt, können herkömmliche Prüfmethoden den Anforderungen von breitbahnigen Hochgeschwindigkeitsanlagen nicht mehr standhalten. Für Probleme wie Dickenschwankungen, Verformungen der Kalanderwalzen, Schneidgrate und Maßabweichungen setzt MANST laser- und röntgenbasierte Online-Dickenmesssysteme kombiniert mit CCD-Bildvermessungssystemen ein. Dadurch werden Dicke, Abmessungen und optische Defekte gleichzeitig online geprüft.

Der laserbasierte Online-Dickenmesser erreicht eine Messgenauigkeit von ±0,3 μm bei einer minimalen Auflösung von 0,01 μm. Die Dickenwerte werden in Echtzeit rückgemeldet, um einen geschlossenen Regelkreis aufzubauen. Dadurch lassen sich Walzenspalte, Walzendruck und Biegezylinderdruck automatisch regulieren. Gleichzeitig übernimmt das CCD-System die Prüfung der Randposition, der Schneidmaße und der Oberflächendefekte sowie eine automatische Maßkorrektur. Es stellt eine stabile und zuverlässige Elektrodenqualität für nachfolgende Verfahren wie das Wickeln und Stapeln von Zellen sicher.

Vom punktuellen Messen zum übergreifenden System für geschlossene Prozessregelkreise

Für die beiden zentralen Verfahren Beschichtung sowie Kalandern und Längsschneiden sorgt MANST für die Vernetzung aller Messdaten. Das System nutzt die CCD-Bildvermessung zur Online-Erfassung von Randpositionen, Beschichtungsgrenzen, Oberflächendefekten und Schneidmaßen. Es analysiert automatisch Maßabweichungen und führt eine Korrekturregelung durch. Über eine Verknüpfungsfunktion für NG-Markierungen lassen sich fehlerhafte Produkte zeitnah kennzeichnen. Dies schafft eine verlässliche Grundlage für die nachgelagerte gezielte Ausschusstrennung und die Qualitätsrückverfolgung.

Sämtliche Messdaten können zudem an das MES-System angebunden werden. Dadurch werden Messdaten, Prozessparameter und Produktionsinformationen ganzheitlich verwaltet. Das System unterstützt die lückenlose Qualitätsrückverfolgung, statistische Auswertungen wie CPK, MAX-/MIN-Werte sowie die kontinuierliche Prozessoptimierung. Es integriert Werkzeuge zur Datenanalyse und Messsystemanalyse und schafft eine solide Datenbasis für die KI-gestützte Qualitätskontrolle und den Aufbau intelligenter Fabriken.

Von der Überwachung der Beschichtungsqualität am Anfang bis zur Prüfung der Elektrodenqualität am Ende ermöglichen Online-Messverfahren die Weiterentwicklung der Qualitätsverwaltung: Statt einer nachträglichen Endkontrolle steht nun die begleitende Prozesssteuerung im Vordergrund. Dadurch wird die Fertigung von Antriebsbatterien stabiler, effizienter und besser rückverfolgbar.

Ganzheitliche Qualitätsmessung als Grundlage einer hochwertigen Fertigung

Die Online-Messlösungen von MANST werden mittlerweile stabil bei zahlreichen führenden chinesischen Herstellern von Antriebsbatterien eingesetzt. Sie decken zentrale Fertigungsabschnitte wie Hochgeschwindigkeitsbeschichtung sowie Kalandern und Längsschneiden ab und gewährleisten eine durchgängige Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Batterien mit hoher Energiedichte, Schnellladefähigkeit und Speicherbatterien.

Der Übergang von der „nachträglichen Prüfung“ zur „durchgängigen Kontrollierbarkeit“ durch Online-Messverfahren verändert grundlegend das Paradigma der Qualitätskontrolle bei Antriebsbatterien. Mit einer übergreifenden, aus einer Hand stammenden Messlösung für Beschichtung und Kalandern/Längsschneiden errichtet MANST die erste Fertigungsbarriere für die Batteriesicherheit.

Zukünftig wird MANST weiterhin den Fokus auf die zentralen Verfahren der Elektrodenfertigung legen. Mit durchgängigen, aus einer Hand verfügbaren Online-Messlösungen unterstützen wir unsere Kunden beim Aufbau stabilerer, effizienterer und besser rückverfolgbarer Qualitätsmanagementsysteme und leisten einen zuverlässigen Beitrag zur hochwertigen Entwicklung von Antriebsbatterien.