バッテリー製造プロセスにおける利益改善戦略：設計

バッテリーメーカーにとっての歩留まりの重要性

電池製造業界では、歩留まりは生産効率の重要な指標であるだけでなく、企業の収益性に直接影響する中核的な要素でもあります。香港生産性促進局 (HKPC) の 2022 年のデータによると、バッテリーメーカーの歩留まりが 1% 増加するごとに、粗利益率は約 2.5% 増加する可能性があります。これは、年間生産額が10億香港ドルの電池製造会社の場合、歩留まりが90%から95%に増加し、さらに1億2,500万香港ドルの潜在的な収益をもたらすことを意味します。

バッテリーの歩留まりに影響を与える主な要因は、設計段階での材料の選択と構造設計から、生産段階でのプロセス制御と環境管理、後段階のデータ分析と継続的な改善に至るまで、製品ライフサイクル全体をカバーします。その中へそしてこれらは最終製品の信頼性と一貫性を直接決定するため、これは特に重要です。

リチウムイオン電池を例にとると、一般的な歩留まりの損失は主に次の側面から発生します。

バッテリーセルの短絡(不良品の約35%を占める)
容量が標準に達していない(約25%)
外観上の欠陥(約20%)
その他のプロセスの問題(約20%)

これらの問題は相互に関連していることが多く、体系的な解決策が必要です。たとえば、バッテリーセルの短絡は、設計の不備、材料の欠陥、または生産環境における微粒子汚染が原因である可能性があります。したがって、は、同時に複数の次元から開始する必要があります。

設計段階での歩留まりに関する考慮事項

バッテリー設計段階で行われた決定は、その後の80%の生産歩留まりに影響します。優れた設計は、性能要件を満たすだけでなく、製造可能性も考慮する必要があります。まず、材料の選択が重要です。正極材料を例にとると、高ニッケル材料はより高いエネルギー密度を提供できますが、熱安定性が低く、その後の製造で不良品が増える可能性があります。香港科技大学の研究によると、遷移金属酸化物でコーティングされたNMC622材料は、従来のNMC811と比較して生産歩留まりを12%向上させることができます。

バッテリーセルの構造設計に関しては、エネルギー密度と製造の難しさのバランスを取る必要があります。例えば：

ポールコーティング設計:マージンマージンが不十分な場合、その後の切断時にバリが発生する可能性があります
ラミネート・ワインディング工程:薄さを追求しすぎると、アライメント精度の低下につながる可能性があります
ラグ設計: 位置が不適切だと溶接の難しさが増す可能性があります

高度なシミュレーション技術により、潜在的な問題を効果的に防ぐことができます。香港の大手バッテリーメーカーは、マルチフィジックスシミュレーションシステムを導入した後、設計上の問題発見率を65%から92%に向上させ、その後のエンジニアリング変更の数を40%削減しました。電池製造品質管理

生産段階での歩留まり管理

生産開始後は、正確なプロセス制御が歩留まりを確保する鍵となります。バッテリーセルの組み立てを例にとると、次のパラメータを厳密に制御する必要があります。高品質バッテリーパック作り方

プロセス手順	主なパラメータ:	制御範囲
塗布	乾燥温度	85±2°C
ローリング	圧力	80±5kN
スリット	工具速度	3000±50rpm

リアルタイム監視システムの適用により、問題対応の速度が大幅に向上します。香港の工場に導入されたインテリジェントな監視システムは、0.5秒以内にコーティングの厚さの偏差を特定し、機器パラメータを自動的に調整することで、コーティングプロセスの歩留まりを93%から98%に向上させることができます。

電池製造環境管理それも無視できない。リチウム電池製造の環境要件には次のものが含まれます。電池製造環境管理

潔淨度：Class 10000以下
気温:23±2°C
湿度:露点温度-30°C以下

自動化の向上により、人的エラーも大幅に減少します。全自動溶接ロボットの導入後、溶接不良率は1.2%から0.3%に低下しました。

データ分析と改善

体系的なデータ分析は、継続的な改善の基礎です。香港生産性委員会は、収量向上のためにDMAIC(定義、測定、分析、改善、制御)アプローチを採用することを推奨しています。

重要品質特性 (CTQ) の定義
現在のプロセス能力を測定する
根本原因の分析(一般的なツールには、フィッシュボーン図、5Why分析が含まれます)
改善策の実施
管理計画の確立

統計的プロセス制御 (SPC) テクノロジーの応用例では、Cp/Cpk インデックスを監視することで、企業は 30 か月以内にセル容量の一貫性を 3% 向上させました。

歩留まり向上の事例

ケース1:香港の中規模バッテリー工場が全面アップグレードされました体系的、歩留まりのブレークスルーを達成するために:

MESシステムを導入し、完全なプロセストレーサビリティを実現
部門横断的な品質改善チームの設立
従業員スキルマトリックストレーニングの実施

結果: 歩留まりは 18 か月以内に 82% から 94% に増加し、顧客からの苦情は 60% 減少しました。

事例2:日資企業が業務を行っているエネルギー密度を過度に追求すると、次のような結果が生じます。

隔膜厚度減至8μm，穿刺強度不足
生産における破損率5%
結局、やむを得ずデザイン修正を余儀なくされ、量産が6ヶ月遅れた

教訓: 設計は性能と製造可能性のバランスを取る必要があります。

バッテリー製造の歩留まりを継続的に向上させるために、さまざまな戦略が使用されています

電池製造歩留まりの向上は、設計、生産、品質管理など複数の部門の連携を必要とする体系的なプロジェクトです。主な成功要因は次のとおりです。

データドリブンな意思決定文化を構築する
高度な製造および試験装置に投資する
学際的な知識を持つ人材チームを育成する
標準化されながらも柔軟なプロセス制御を実装

新エネルギー車市場の急速な発展に伴い、香港の電池メーカーは歩留まり向上を通じて競争力を強化する機会をつかむ必要があります。将来的には、AI テクノロジーと組み合わせたインテリジェント製造システムにより、歩留まり管理方法がさらに変化し、企業はリードを維持するために早期に導入する必要があります。