Ultralydtykkelsesmåling for litiumbatterielektrodenettbelegg

Ultralyd tykkelsesmålingsteknologi

1. Behov for llitiumbatterielektrode måling av netto belegg

Litiumbatteriets elektrode består av en kollektor og et belegg på overflatene A og B. Tykkelsen på belegget er den viktigste kontrollparameteren for litiumbatteriets elektrode, som har en kritisk innvirkning på sikkerheten, ytelsen og kostnadene til litiumbatteriet. Derfor er det høye krav til testutstyr under produksjonsprosessen for litiumbatterier.

 

2. Røntgenoverføringsmetode møteinggrensekapasiteten

Dacheng Precision er en ledende internasjonal leverandør av systematiske elektrodemålingsløsninger. Med mer enn 10 års forskning og utvikling har de en serie høypresisjons- og høystabilitetsmåleutstyr, som røntgen-β-stråle-arealtetthetsmåler, lasertykkelsesmåler, CDM-tykkelsesmåler og integrert arealtetthetsmåler, etc., som er i stand til å overvåke kjerneindeksene til litiumionbatterielektroder online, inkludert netto beleggmengde, tykkelse, tykkelse på tynningsområdet og arealtetthet.

 

I tillegg gjennomfører Dacheng Precision også endringer i teknologien for ikke-destruktiv testing, og har lansert Super X-Ray arealtetthetsmåler basert på faststoff-halvlederdetektorer og infrarød tykkelsesmåler basert på prinsippet om infrarød spektral absorpsjon. Tykkelsen på organiske materialer kan måles nøyaktig, og nøyaktigheten er bedre enn importert utstyr.

 

 1

 

Figur 1 Super X-Ray arealtetthetsmåler

3. Ultralydthøydemmålingtteknologi

Dacheng Precision har alltid vært forpliktet til forskning og utvikling av innovative teknologier. I tillegg til de ovennevnte ikke-destruktive testløsningene, utvikler de også ultralyd-tykkelsesmålingsteknologi. Sammenlignet med andre inspeksjonsløsninger har ultralyd-tykkelsesmåling følgende egenskaper.

 

3.1 Prinsipp for ultralydtykkelsesmåling

Ultralydtykkelsesmålere måler tykkelsen basert på prinsippet om ultralydpulsrefleksjonsmetoden. Når ultralydpulsen som sendes ut av sonden passerer gjennom det målte objektet og når materialgrensesnittene, reflekteres pulsbølgen tilbake til sonden. Tykkelsen på det målte objektet kan bestemmes ved å måle ultralydforplantningstiden nøyaktig.

H=1/2*(V*t)

Nesten alle produkter laget av metall, plast, komposittmaterialer, keramikk, glass, glassfiber eller gummi kan måles på denne måten, og den kan brukes mye innen petroleum, kjemi, metallurgi, skipsbygging, luftfart, romfart og andre felt.

 

3.2Afordelerav degultrasonisk tykkelsesmåling

Den tradisjonelle løsningen bruker stråletransmisjonsmetoden for å måle den totale beleggmengden og deretter bruke subtraksjon for å beregne verdien av nettobeleggmengden til litiumbatterielektroden. Mens ultralydtykkelsesmåleren kan måle verdien direkte på grunn av det forskjellige måleprinsippet.

①Ultralydbølger har sterk penetrerbarhet på grunn av sin kortere bølgelengde, og de kan brukes på et bredt spekter av materialer.

② Ultralydstrålen kan konsentreres i en bestemt retning, og den beveger seg i en rett linje gjennom mediet, med god retningsvirkning.

③ Det er ikke nødvendig å bekymre seg for sikkerhetsproblemet fordi det ikke har stråling.

Til tross for at ultralydtykkelsesmåling har slike fordeler, sammenlignet med flere tykkelsesmålingsteknologier som Dacheng Precision allerede har brakt på markedet, har bruken av ultralydtykkelsesmåling noen begrensninger som følger.

 

3.3 Bruksbegrensninger for ultralydtykkelsesmåling

①Ultralydtransduser: Ultralydtransduser, det vil si ultralydsonden nevnt ovenfor, er kjernekomponenten i ultralydmålere, som er i stand til å sende og motta pulsbølger. Kjerneindikatorene for arbeidsfrekvens og tidsnøyaktighet bestemmer nøyaktigheten av tykkelsesmålingen. Dagens avanserte ultralydtransduser er fortsatt avhengig av import fra utlandet, og prisene er høye.

②Materialeuniformitet: Som nevnt i de grunnleggende prinsippene, vil ultralyd reflekteres tilbake på materialgrensesnittene. Refleksjonen forårsakes av plutselige endringer i akustisk impedans, og ensartetheten til den akustiske impedansen bestemmes av materialeuniformiteten. Hvis materialet som skal måles ikke er ensartet, vil ekkosignalet produsere mye støy, noe som påvirker måleresultatene.

③ Ruhet: Overflateruheten på det målte objektet vil føre til lav reflektert ekko, eller til og med ute av stand til å motta ekkosignalet;

④Temperatur: Essensen av ultralyd er at den mekaniske vibrasjonen til mediepartiklene forplanter seg i form av bølger, som ikke kan skilles fra samspillet mellom mediepartiklene. Den makroskopiske manifestasjonen av termisk bevegelse av mediepartiklene selv er temperatur, og termisk bevegelse vil naturlig påvirke samspillet mellom mediepartiklene. Derfor har temperatur stor innvirkning på måleresultatene.

For konvensjonell ultralydtykkelsesmåling basert på pulsekkoprinsippet, vil en persons håndtemperatur påvirke probetemperaturen, noe som fører til avdrift av målerens nullpunkt.

⑤Stabilitet: Lydbølger er mekaniske vibrasjoner i mediepartikler i form av bølgeforplantning. De er utsatt for ekstern interferens, og det innsamlede signalet er ikke stabilt.

⑥Koplingsmedium: ultralyd vil dempes i luften, mens det kan forplante seg godt i væsker og faste stoffer. For å bedre motta ekkosignalet, tilsettes vanligvis et flytende koplingsmedium mellom ultralydsonden og måleobjektet, noe som ikke er gunstig for utviklingen av automatiserte inspeksjonsprogrammer på nett.

Andre faktorer, som ultralydfasereversering eller forvrengning, krumning, avsmalning eller eksentrisitet på overflaten til det målte objektet, vil påvirke måleresultatene.

Det kan sees at ultralydtykkelsesmåling har mange fordeler. Imidlertid kan den for øyeblikket ikke sammenlignes med andre tykkelsesmålemetoder på grunn av dens begrensninger.

 

3.4UForskningsfremgang for ultrasonisk tykkelsesmålingavDachengPresisjon

Dacheng Precision har alltid vært forpliktet til forskning og utvikling. Innen ultralydtykkelsesmåling har de også gjort noen fremskritt. Noen av forskningsresultatene er vist som følger.

3.4.1 Eksperimentelle forhold

Anoden er festet på arbeidsbordet, og den egenutviklede høyfrekvente ultralydsonden brukes til fastpunktsmåling.

1

Figur 2 Ultralydtykkelsesmåling

 

3.4.2 Eksperimentelle data

Eksperimentdataene presenteres i form av A-skanning og B-skanning. I A-skanningen representerer X-aksen ultralydens sendetid og Y-aksen representerer den reflekterte bølgeintensiteten. B-skanningen viser et todimensjonalt bilde av profilen parallelt med lydhastighetens forplantningsretning og vinkelrett på den målte overflaten til objektet som testes.

Fra A-skanningen kan man se at amplituden til den returnerte pulsbølgen ved krysset mellom grafitt og kobberfolie er betydelig høyere enn for andre bølgeformer. Tykkelsen på grafittbelegget kan bestemmes ved å beregne den akustiske banen til ultralydbølgen i grafittmediet.

Totalt 5 data ble testet på to posisjoner, punkt 1 og punkt 2, og den akustiske banen til grafitt ved punkt 1 var 0,0340 us, og den akustiske banen til grafitt ved punkt 2 var 0,0300 us, med høy repeterbarhetspresisjon.

1

Figur 3 A-skanningssignal

 

 2

Figur 4 B-skanningsbilde

 

Fig. 1 X=450, YZ-plan B-skanningsbilde

Punkt1 X=450 Y=110

Akustisk bane: 0,0340 us

Tykkelse: 0,0340 (us) * 3950 (m/s) / 2 = 67,15 (μm)

 

Punkt2 X=450 Y=145

Akustisk bane: 0,0300 us

Tykkelse: 0,0300 (us) * 3950 (m / s) / 2 = 59,25 (μm)

 

3

Figur 5 Topunkts testbilde

 

4. Ssammendragav llitiumbatterielektrode måleteknologi for nettbelegg

Ultralydtestteknologi, som et av de viktigste virkemidlene innen ikke-destruktiv testteknologi, gir en effektiv og universell metode for å evaluere mikrostrukturen og de mekaniske egenskapene til faste materialer, og for å oppdage deres mikro- og makrodiskontinuiteter. Stilt overfor etterspørselen etter online automatisert måling av netto beleggmengde av litiumbatterielektrode, har stråleoverføringsmetoden fortsatt en større fordel for tiden på grunn av ultralydens egenskaper i seg selv og de tekniske problemene som må løses.

Dacheng Precision, som ekspert på elektrodemåling, vil fortsette å utføre grundig forskning og utvikling av innovative teknologier, inkludert ultralydstykkelsesmåling, og bidra til utvikling og gjennombrudd innen ikke-destruktiv testing!

 


Publisert: 21. september 2023