Tecnologia di misurazione dello spessore ad ultrasuoni
1. Bisogni di litiobatteriaelettrodo misurazione del rivestimento netto
L'elettrodo della batteria al litio è composto da un collettore e da un rivestimento sulle superfici A e B. L'uniformità dello spessore del rivestimento è il parametro di controllo fondamentale dell'elettrodo della batteria al litio, che ha un impatto critico sulla sicurezza, sulle prestazioni e sui costi della batteria al litio. Pertanto, durante il processo di produzione delle batterie al litio, le apparecchiature di prova devono soddisfare requisiti elevati.
2. Metodo di trasmissione a raggi X Incontrareingla capacità limite
Dacheng Precision è un fornitore leader a livello internazionale di soluzioni per la misurazione sistematica degli elettrodi. Con oltre 10 anni di ricerca e sviluppo, dispone di una serie di strumenti di misura ad alta precisione e stabilità, come il misuratore di densità areale a raggi X/β, lo spessimetro laser, lo spessore CDM integrato e lo spessimetro di densità areale, ecc., in grado di monitorare online gli indici del nucleo degli elettrodi delle batterie agli ioni di litio, tra cui la quantità netta di rivestimento, lo spessore, lo spessore dell'area di assottigliamento e la densità areale.
Inoltre, Dacheng Precision sta anche apportando innovazioni alla tecnologia dei controlli non distruttivi e ha lanciato il misuratore di densità areale Super X-Ray basato su rilevatori a semiconduttore a stato solido e il misuratore di spessore a infrarossi basato sul principio di assorbimento spettrale infrarosso. Lo spessore dei materiali organici può essere misurato con precisione, con una precisione superiore a quella delle apparecchiature importate.
Figura 1 Misuratore di densità areale Super X-Ray
3.Ultrasuonitspessoremmisurazionettecnologia
Dacheng Precision è da sempre impegnata nella ricerca e nello sviluppo di tecnologie innovative. Oltre alle soluzioni di controllo non distruttivo sopra menzionate, sta sviluppando anche la tecnologia di misurazione dello spessore a ultrasuoni. Rispetto ad altre soluzioni di ispezione, la misurazione dello spessore a ultrasuoni presenta le seguenti caratteristiche.
3.1 Principio di misurazione dello spessore ultrasonico
Lo spessimetro a ultrasuoni misura lo spessore basandosi sul principio del metodo di riflessione degli impulsi ultrasonici. Quando l'impulso ultrasonico emesso dalla sonda attraversa l'oggetto da misurare per raggiungere le interfacce del materiale, l'onda d'impulso viene riflessa verso la sonda. Lo spessore dell'oggetto da misurare può essere determinato misurando con precisione il tempo di propagazione degli ultrasuoni.
H=1/2*(V*t)
Quasi tutti i prodotti realizzati in metallo, plastica, materiali compositi, ceramica, vetro, fibra di vetro o gomma possono essere misurati in questo modo e possono essere ampiamente utilizzati nei settori petrolifero, chimico, metallurgico, cantieristico, aeronautico, aerospaziale e in altri ancora.
3.2Avantaggidi temisurazione dello spessore ultrasonico
La soluzione tradizionale adotta il metodo di trasmissione dei raggi per misurare la quantità totale di rivestimento e quindi utilizzare la sottrazione per calcolare il valore della quantità netta di rivestimento dell'elettrodo della batteria al litio. Mentre lo spessimetro a ultrasuoni può misurare direttamente il valore grazie al diverso principio di misurazione.
①L'onda ultrasonica ha una forte penetrabilità grazie alla sua lunghezza d'onda più corta ed è applicabile a un'ampia gamma di materiali.
② Il fascio di ultrasuoni può essere concentrato in una direzione specifica e viaggia in linea retta attraverso il mezzo, con una buona direttività.
③ Non c'è bisogno di preoccuparsi per la sicurezza perché non contiene radiazioni.
Tuttavia, nonostante il fatto che la misurazione dello spessore a ultrasuoni presenti tali vantaggi rispetto a diverse tecnologie di misurazione dello spessore che Dacheng Precision ha già introdotto sul mercato, l'applicazione della misurazione dello spessore a ultrasuoni presenta alcune limitazioni, come segue.
3.3 Limitazioni applicative della misurazione dello spessore ultrasonico
1. Trasduttore a ultrasuoni: il trasduttore a ultrasuoni, ovvero la sonda a ultrasuoni sopra menzionata, è il componente principale degli strumenti di misura a ultrasuoni, in grado di trasmettere e ricevere onde pulsate. I suoi indicatori principali, ovvero la frequenza di lavoro e la precisione temporale, determinano l'accuratezza della misurazione dello spessore. Gli attuali trasduttori a ultrasuoni di fascia alta dipendono ancora dalle importazioni dall'estero, il cui prezzo è elevato.
2. Uniformità del materiale: come accennato nei principi di base, gli ultrasuoni vengono riflessi sulle interfacce dei materiali. La riflessione è causata da improvvise variazioni dell'impedenza acustica e l'uniformità dell'impedenza acustica è determinata dall'uniformità del materiale. Se il materiale da misurare non è uniforme, il segnale di eco produrrà molto rumore, influenzando i risultati della misurazione.
③ Rugosità: la ruvidità della superficie dell'oggetto misurato causerà un basso eco riflesso o addirittura l'impossibilità di ricevere il segnale di eco;
④Temperatura: l'essenza degli ultrasuoni è che la vibrazione meccanica delle particelle del mezzo si propaga sotto forma di onde, che non possono essere separate dall'interazione delle particelle del mezzo. La manifestazione macroscopica del moto termico delle particelle del mezzo stesso è la temperatura, e il moto termico influenza naturalmente l'interazione tra le particelle del mezzo. Pertanto, la temperatura ha un impatto significativo sui risultati delle misurazioni.
Nella misurazione convenzionale dello spessore a ultrasuoni basata sul principio dell'eco a impulsi, la temperatura delle mani delle persone influirà sulla temperatura della sonda, causando così la deriva del punto zero del misuratore.
⑤Stabilità: l'onda sonora è la vibrazione meccanica delle particelle del mezzo sotto forma di propagazione d'onda. È suscettibile alle interferenze esterne e il segnale raccolto non è stabile.
⑥Mezzo di accoppiamento: gli ultrasuoni si attenuano nell'aria, mentre si propagano bene nei liquidi e nei solidi. Per ricevere meglio il segnale di eco, solitamente viene aggiunto un mezzo di accoppiamento liquido tra la sonda ultrasonica e l'oggetto da misurare, il che non favorisce lo sviluppo di programmi di ispezione automatizzati in linea.
Altri fattori, come l'inversione o la distorsione della fase ultrasonica, la curvatura, la conicità o l'eccentricità della superficie dell'oggetto misurato, influenzeranno i risultati della misurazione.
È evidente che la misurazione dello spessore a ultrasuoni presenta numerosi vantaggi. Tuttavia, al momento non può essere paragonata ad altri metodi di misurazione dello spessore a causa dei suoi limiti.
3.4Uprogressi della ricerca sulla misurazione dello spessore ultrasonicoDiDachengPprecisione
Dacheng Precision è da sempre impegnata nella ricerca e nello sviluppo. Anche nel campo della misurazione dello spessore a ultrasuoni, ha compiuto alcuni progressi. Alcuni dei risultati della ricerca sono riportati di seguito.
3.4.1 Condizioni sperimentali
L'anodo è fissato sul tavolo di lavoro e la sonda ultrasonica ad alta frequenza sviluppata internamente viene utilizzata per la misurazione a punto fisso.
Figura 2 Misurazione dello spessore ultrasonico
3.4.2 Dati sperimentali
I dati sperimentali sono presentati sotto forma di A-scan e B-scan. Nell'A-scan, l'asse X rappresenta il tempo di trasmissione ultrasonica e l'asse Y rappresenta l'intensità dell'onda riflessa. Il B-scan visualizza un'immagine bidimensionale del profilo parallelo alla direzione di propagazione della velocità del suono e perpendicolare alla superficie misurata dell'oggetto in prova.
Dall'A-scan, si può osservare che l'ampiezza dell'onda pulsata di ritorno alla giunzione tra grafite e lamina di rame è significativamente superiore a quella di altre forme d'onda. Lo spessore del rivestimento di grafite può essere ottenuto calcolando il percorso acustico dell'onda ultrasonica nel mezzo di grafite.
Sono stati testati 5 dati in totale in due posizioni, Punto 1 e Punto 2, e il percorso acustico della grafite nel Punto 1 era di 0,0340 µs, mentre il percorso acustico della grafite nel Punto 2 era di 0,0300 µs, con un'elevata precisione di ripetibilità.
Figura 3 Segnale A-scan
Figura 4 Immagine B-scan
Fig.1 X=450, immagine B-scan del piano YZ
Punto1 X=450 Y=110
Percorso acustico: 0,0340 us
Spessore: 0,0340(us)*3950(m/s)/2=67,15(μm)
Punto2 X=450 Y=145
Percorso acustico: 0,0300us
Spessore: 0,0300(us)*3950(m/s)/2=59,25(μm)
Figura 5 Immagine di prova a due punti
4. Sriassuntodi litiobatteriaelettrodo tecnologia di misurazione del rivestimento netto
La tecnologia di controllo a ultrasuoni, uno dei principali metodi di controllo non distruttivo, fornisce un metodo efficace e universale per valutare la microstruttura e le proprietà meccaniche dei materiali solidi e rilevarne micro e macro discontinuità. Di fronte alla domanda di misurazione automatizzata in linea della quantità netta di rivestimento degli elettrodi delle batterie al litio, il metodo di trasmissione dei raggi presenta ancora oggi un vantaggio maggiore, grazie alle caratteristiche degli ultrasuoni stessi e ai problemi tecnici da risolvere.
Dacheng Precision, in qualità di esperto nella misurazione degli elettrodi, continuerà a svolgere ricerche approfondite e a sviluppare tecnologie innovative, tra cui la tecnologia di misurazione dello spessore a ultrasuoni, contribuendo allo sviluppo e alle innovazioni nei test non distruttivi!
Data di pubblicazione: 21-09-2023
