一、项目背景
某头部锂电池制造商为应对动力电池高能量密度、高安全性需求，在电芯生产环节（涂布、分切、卷绕/叠片、注液等）部署在线洁净度监测系统，解决传统人工采样检测效率低、数据滞后的问题，确保生产环境符合ISO 14644-1 Class 5（百级）和Class 6（千级）洁净标准。
生产工艺流程及布点图
二、核心挑战
洁净度失控风险
粉尘、金属颗粒附着导致电池微短路，成品良率低于97%；
温湿度波动（标准要求：温度22±2℃，湿度≤1%）影响电解液浸润效果；
人工成本高
传统手持式粒子计数器单点抽检耗时长，无法覆盖关键区域（如卷绕机上方、涂布烘箱出口）；
追溯困难
突发污染事件无法实时定位，历史数据缺失导致根因分析延迟。
污染物多
石墨烯等污染物过多会造成粒子计数器堵塞，污染流量传感器，造成流量传感器失效和粒子计数器整体失效。
干扰多
大型机电设备会造成严重的电磁干扰，影响监控数据。
三、解决方案：智能化在线监测系统
1. 系统架构
感知层：部署激光粒子计数器（0.3μm/0.5μm/1μm /5μm）、温湿度传感器、压差传感器、露点传感器；
传输层：采用屏蔽双绞线严格遵循手牵手式拓扑，避免星型/分叉连接传感器，通过Modbus/RS485协议实现数据传输；
平台层：EMS在线监测平台集成SPC统计分析、3D车间建模、超标预警（邮件/声光报警）；
交互层：中控大屏看板展示+多级权限管理。
2. 关键技术
优异光学系统：采用自研定制的复合镜片制造了高度平均的条形光斑，使得进入光敏区域的粒子能量大小一致，计数更加准确；
原理示意图
平均条形光斑
稳定且抗污染强的流量检测方式：利用流道的特性设计专属结构来实现流量精确计量，解决了热式流量传感器容易污染问题，工作一段时间后计量不准的问题，提升了流量计量的稳定性和一致性；
多种抗干扰技术：优化超低噪声电源系统将电源噪声控制在±5mV以内；通过设计专用屏蔽部件，实现对传感器核心部件对外部干扰屏蔽；引用电磁兼容设计规范，有效地将壳体静电、电磁兼容噪声引入大地；
增加接口滤波器有效抑制电磁干扰与噪声并优化信号传输质量；
数字孪生：联动环境数据与生产批次号，实现瑕疵电芯与污染事件的精准关联。
四、实施效果
大幅降低人工成本无需班组人员每天固定测量数据；
实时监测并自动上传数据，无需人工手动录入数据，消除数据作假质疑；
结合产品不同批次提供全生命周期环境实时监测数据；
24小时连续监测避免了手动采样数据滞后性的问题，便于及时处理异常；
五、行业创新点
多参数融合监测
将粒子浓度、温湿度、风速、露点纳入同一评价模型，构建锂电池专属洁净度指数（LCI）。
闭环控制
系统自动调节新风机组风量、触发FFU调速，超标区域30秒内启动应急净化。
合规性管理
自动生成符合FDA 21 CFR Part 11标准的审计追踪报告，满足海外客户验厂要求。
六、结论
该案例验证了在线洁净度监测系统在锂电池量产中的核心价值：通过实时数据驱动决策，企业实现了从"被动纠错"到"主动防御"的转变，为提升车规级电池一致性提供了可靠保障。未来可进一步扩展至固态电池无尘装配、回收拆解车间粉尘防爆等场景。
叠片车间
装配车间
检测车间
