Tecnologia de mesura de gruix per ultrasons
1. Necessitats de litibateriaelèctrode mesura del recobriment net
L'elèctrode de bateria de liti està compost d'un col·lector i un recobriment a les superfícies A i B. La uniformitat del gruix del recobriment és el paràmetre de control principal de l'elèctrode de bateria de liti, que té un impacte crític en la seguretat, el rendiment i el cost de la bateria de liti. Per tant, hi ha uns requisits elevats per als equips de prova durant el procés de producció de bateries de liti.
2. Mètode de transmissió de raigs X conèixeringla capacitat límit
Dacheng Precision és un proveïdor internacional líder de solucions de mesura sistemàtica d'elèctrodes. Amb més de 10 anys d'investigació i desenvolupament, disposa d'una sèrie d'equips de mesura d'alta precisió i alta estabilitat, com ara mesuradors de densitat areal de raigs X/β, mesuradors de gruix làser, mesuradors integrats de gruix CDM i densitat areal, etc., que són capaços d'aconseguir un seguiment en línia dels índexs centrals dels elèctrodes de bateries de ions de liti, incloent-hi la quantitat neta de recobriment, el gruix, el gruix de l'àrea d'aprimament i la densitat areal.
A més, Dacheng Precision també està duent a terme canvis en la tecnologia d'assajos no destructius i ha llançat un mesurador de densitat areal Super X-Ray basat en detectors de semiconductors d'estat sòlid i un mesurador de gruix per infrarojos basat en el principi d'absorció espectral d'infrarojos. El gruix dels materials orgànics es pot mesurar amb precisió i la precisió és millor que la dels equips importats.
Figura 1 Densímetre d'àrea de raigs X Super
3. Ultrasonstgruixmmesuramentttecnologia
Dacheng Precision sempre ha estat compromesa amb la investigació i el desenvolupament de tecnologies innovadores. A més de les solucions d'assaigs no destructius esmentades anteriorment, també està desenvolupant tecnologia de mesura de gruix per ultrasons. En comparació amb altres solucions d'inspecció, la mesura de gruix per ultrasons té les següents característiques.
3.1 Principi de mesura de gruix per ultrasons
El mesurador de gruix per ultrasons mesura el gruix basant-se en el principi del mètode de reflexió del pols ultrasònic. Quan el pols ultrasònic emès per la sonda passa a través de l'objecte mesurat per arribar a les interfícies del material, l'ona de pols es reflecteix de tornada a la sonda. El gruix de l'objecte mesurat es pot determinar mesurant amb precisió el temps de propagació ultrasònica.
H=1/2*(V*t)
Gairebé tots els productes fets de metall, plàstic, materials compostos, ceràmica, vidre, fibra de vidre o cautxú es poden mesurar d'aquesta manera, i es pot utilitzar àmpliament en petroli, química, metal·lúrgia, construcció naval, aviació, aeroespacial i altres camps.
3.2Aavantatgesde tumesurament de gruix ultrasònic
La solució tradicional adopta el mètode de transmissió de raigs per mesurar la quantitat total de recobriment i després utilitza la subtracció per calcular el valor de la quantitat neta de recobriment de l'elèctrode de la bateria de liti. Mentre que el mesurador de gruix per ultrasons pot mesurar directament el valor a causa del diferent principi de mesura.
① L'ona ultrasònica té una forta penetrabilitat a causa de la seva longitud d'ona més curta i és aplicable a una àmplia gamma de materials.
② El feix de so ultrasònic es pot concentrar en una direcció específica i viatja en línia recta a través del medi, amb una bona directivitat.
③ No cal preocupar-se pel problema de seguretat perquè no té radiació.
Tanmateix, malgrat que el mesurament de gruixos per ultrasons té aquests avantatges, en comparació amb diverses tecnologies de mesurament de gruixos que Dacheng Precision ja ha introduït al mercat, l'aplicació del mesurament de gruixos per ultrasons té algunes limitacions, com ara:
3.3 Limitacions d'aplicació del mesurament de gruix per ultrasons
①Transductor ultrasònic: el transductor ultrasònic, és a dir, la sonda ultrasònica esmentada anteriorment, és el component principal dels mesuradors de proves ultrasòniques, que és capaç de transmetre i rebre ones de pols. Els seus indicadors principals de freqüència de treball i precisió de temps determinen la precisió del mesurament del gruix. L'actual transductor ultrasònic d'alta gamma encara depèn de les importacions de l'estranger, el preu de les quals és car.
②Uniformitat del material: tal com s'ha esmentat en els principis bàsics, els ultrasons es reflectiran a les interfícies del material. La reflexió és causada per canvis sobtats en la impedància acústica, i la uniformitat de la impedància acústica està determinada per la uniformitat del material. Si el material que s'ha de mesurar no és uniforme, el senyal d'eco produirà molt de soroll, cosa que afectarà els resultats de la mesura.
③ Rugositat: la rugositat de la superfície de l'objecte mesurat provocarà un baix eco reflectit o fins i tot la impossibilitat de rebre el senyal d'eco;
④Temperatura: l'essència dels ultrasons és que la vibració mecànica de les partícules del medi es propaga en forma d'ones, que no es poden separar de la interacció de les partícules del medi. La manifestació macroscòpica del moviment tèrmic de les partícules del medi en si és la temperatura, i el moviment tèrmic afectarà naturalment la interacció entre les partícules del medi. Per tant, la temperatura té un gran impacte en els resultats de la mesura.
Per a la mesura convencional de gruix per ultrasons basada en el principi de l'eco de polsos, la temperatura de la mà de les persones afectarà la temperatura de la sonda, cosa que provocarà la deriva del punt zero del calibre.
⑤Estabilitat: l'ona sonora és la vibració mecànica de les partícules del medi en forma de propagació d'ona. És susceptible a interferències externes i el senyal recollit no és estable.
⑥Medi d'acoblament: els ultrasons s'atenuaran a l'aire, mentre que es poden propagar bé en líquids i sòlids. Per tal de rebre millor el senyal d'eco, normalment s'afegeix un medi d'acoblament líquid entre la sonda ultrasònica i l'objecte mesurat, cosa que no és propícia per al desenvolupament de programes d'inspecció automatitzats en línia.
Altres factors, com la inversió o distorsió de fase ultrasònica, la curvatura, la conicitat o l'excentricitat de la superfície de l'objecte mesurat, influiran en els resultats de la mesura.
Es pot veure que la mesura de gruixos per ultrasons té molts avantatges. Tanmateix, actualment no es pot comparar amb altres mètodes de mesura de gruixos a causa de les seves limitacions.
3.4UProgrés en la investigació sobre el mesurament ultrasònic del gruixdeDachengPrescissió
Dacheng Precision sempre ha estat compromesa amb la recerca i el desenvolupament. En el camp del mesurament de gruixos per ultrasons, també ha fet alguns progressos. Alguns dels resultats de la recerca es mostren a continuació.
3.4.1 Condicions experimentals
L'ànode està fixat a la taula de treball i la sonda ultrasònica d'alta freqüència de desenvolupament propi s'utilitza per a la mesura de punt fix.
Figura 2 Mesura de gruix per ultrasons
3.4.2 Dades experimentals
Les dades experimentals es presenten en forma d'escaneig A i escaneig B. En l'escaneig A, l'eix X representa el temps de transmissió ultrasònica i l'eix Y representa la intensitat de l'ona reflectida. L'escaneig B mostra una imatge bidimensional del perfil paral·lel a la direcció de propagació de la velocitat del so i perpendicular a la superfície mesurada de l'objecte que s'està provant.
A partir de l'A-scan, es pot veure que l'amplitud de l'ona de pols retornada a la unió del grafit i la làmina de coure és significativament més alta que la d'altres formes d'ona. El gruix del recobriment de grafit es pot obtenir calculant el camí acústic de l'ona ultrasònica en el medi de grafit.
Es van provar un total de 5 vegades les dades en dues posicions, Punt1 i Punt2, i el camí acústic del grafit al Punt1 era de 0,0340 us i el camí acústic del grafit al Punt2 era de 0,0300 us, amb una alta precisió de repetibilitat.
Figura 3 Senyal d'escaneig A
Figura 4 Imatge d'escaneig B
Fig.1 Imatge d'escaneig B del pla YZ X=450
Punt1 X=450 Y=110
Camí acústic: 0,0340 us
Gruix: 0,0340 (us) * 3950 (m/s) / 2 = 67,15 (μm)
Punt2 X=450 Y=145
Camí acústic: 0,0300us
Gruix: 0,0300 (us) * 3950 (m/s) / 2 = 59,25 (μm)
Figura 5 Imatge de prova de dos punts
4. Sresumde litibateriaelèctrode tecnologia de mesurament de recobriment net
La tecnologia d'assaigs per ultrasons, com un dels mitjans importants de la tecnologia d'assaigs no destructius, proporciona un mètode eficaç i universal per avaluar la microestructura i les propietats mecàniques dels materials sòlids i detectar les seves micro i macro discontinuitats. Davant la demanda de mesurament automatitzat en línia de la quantitat neta de recobriment de l'elèctrode de bateria de liti, el mètode de transmissió de raigs encara té un avantatge més gran actualment a causa de les característiques dels ultrasons en si i els problemes tècnics que cal resoldre.
Dacheng Precision, com a expert en mesurament d'elèctrodes, continuarà duent a terme una investigació i un desenvolupament en profunditat de tecnologies innovadores, inclosa la tecnologia de mesurament de gruix per ultrasons, contribuint al desenvolupament i els avenços en els assaigs no destructius!
Data de publicació: 21 de setembre de 2023
