Đo độ dày siêu âm cho lớp phủ lưới điện cực pin Lithium

Công nghệ đo độ dày siêu âm

1. Nhu cầu về lithiumắc quyđiện cực đo lớp phủ lưới

Điện cực pin lithium bao gồm bộ thu và lớp phủ trên bề mặt A và B. Độ dày đồng đều của lớp phủ là thông số kiểm soát cốt lõi của điện cực pin lithium, ảnh hưởng quan trọng đến độ an toàn, hiệu suất và giá thành của pin lithium. Do đó, yêu cầu về thiết bị kiểm tra trong quá trình sản xuất pin lithium rất cao.

 

2.Phương pháp truyền tia X gặpđangcông suất giới hạn

Dacheng Precision là nhà cung cấp giải pháp đo điện cực hệ thống quốc tế hàng đầu. Với hơn 10 năm nghiên cứu và phát triển, công ty sở hữu một loạt thiết bị đo lường có độ chính xác và độ ổn định cao, chẳng hạn như máy đo mật độ diện tích tia X/β, máy đo độ dày laser, máy đo tích hợp độ dày và mật độ diện tích CDM, v.v., có khả năng giám sát trực tuyến các chỉ số cốt lõi của điện cực pin lithium-ion, bao gồm lượng lớp phủ ròng, độ dày, độ dày vùng pha loãng và mật độ diện tích.

 

Bên cạnh đó, Dacheng Precision cũng đang tiến hành cải tiến công nghệ kiểm tra không phá hủy, cho ra mắt máy đo mật độ diện tích Super X-Ray dựa trên đầu dò bán dẫn thể rắn và máy đo độ dày hồng ngoại dựa trên nguyên lý hấp thụ phổ hồng ngoại. Độ dày của vật liệu hữu cơ có thể được đo chính xác, độ chính xác cao hơn so với thiết bị nhập khẩu.

 

 1

 

Hình 1 Máy đo mật độ diện tích Super X-Ray

3.Siêu âmtsự thô lỗmđo lườngtcông nghệ

Dacheng Precision luôn cam kết nghiên cứu và phát triển các công nghệ tiên tiến. Ngoài các giải pháp kiểm tra không phá hủy nêu trên, công ty còn đang phát triển công nghệ đo độ dày siêu âm. So với các giải pháp kiểm tra khác, đo độ dày siêu âm có những đặc điểm sau:

 

3.1 Nguyên lý đo độ dày siêu âm

Máy đo độ dày siêu âm đo độ dày dựa trên nguyên lý phản xạ xung siêu âm. Khi xung siêu âm phát ra từ đầu dò đi qua vật thể cần đo và tiếp xúc với bề mặt vật liệu, sóng xung sẽ được phản xạ trở lại đầu dò. Độ dày của vật thể cần đo có thể được xác định bằng cách đo chính xác thời gian lan truyền siêu âm.

H=1/2*(V*t)

Hầu hết các sản phẩm làm bằng kim loại, nhựa, vật liệu composite, gốm sứ, thủy tinh, sợi thủy tinh hoặc cao su đều có thể được đo theo cách này và có thể được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực dầu khí, hóa chất, luyện kim, đóng tàu, hàng không, vũ trụ và các lĩnh vực khác.

 

3.2Alợi thếcủa bạnĐo độ dày siêu âm

Giải pháp truyền thống sử dụng phương pháp truyền tia để đo tổng lượng lớp phủ, sau đó sử dụng phép trừ để tính giá trị lượng lớp phủ ròng của điện cực pin lithium. Trong khi máy đo độ dày siêu âm có thể đo trực tiếp giá trị này do nguyên lý đo khác biệt.

①Sóng siêu âm có khả năng xuyên thấu mạnh do có bước sóng ngắn và có thể áp dụng cho nhiều loại vật liệu.

② Chùm sóng siêu âm có thể tập trung theo một hướng cụ thể và truyền đi theo đường thẳng qua môi trường, có tính định hướng tốt.

③ Không cần lo lắng về vấn đề an toàn vì không có bức xạ.

Tuy nhiên, mặc dù phép đo độ dày bằng sóng siêu âm có nhiều ưu điểm như vậy, nhưng so với một số công nghệ đo độ dày mà Dacheng Precision đã đưa ra thị trường, việc ứng dụng phép đo độ dày bằng sóng siêu âm vẫn có một số hạn chế như sau.

 

3.3 Hạn chế ứng dụng của phép đo độ dày siêu âm

① Đầu dò siêu âm: Đầu dò siêu âm, tức là đầu dò siêu âm được đề cập ở trên, là thành phần cốt lõi của máy đo kiểm tra siêu âm, có khả năng truyền và nhận sóng xung. Các chỉ số cốt lõi của nó về tần số làm việc và độ chính xác thời gian quyết định độ chính xác của phép đo độ dày. Đầu dò siêu âm cao cấp hiện nay vẫn phụ thuộc vào hàng nhập khẩu từ nước ngoài, giá thành đắt đỏ.

② Độ đồng đều của vật liệu: Như đã đề cập trong các nguyên tắc cơ bản, sóng siêu âm sẽ bị phản xạ trở lại bề mặt vật liệu. Sự phản xạ này xảy ra do sự thay đổi đột ngột của trở kháng âm thanh, và độ đồng đều của trở kháng âm thanh được quyết định bởi độ đồng đều của vật liệu. Nếu vật liệu cần đo không đồng đều, tín hiệu phản xạ sẽ tạo ra rất nhiều nhiễu, ảnh hưởng đến kết quả đo.

③ Độ nhám: độ nhám bề mặt của vật thể đo sẽ khiến cho tín hiệu phản xạ thấp hoặc thậm chí không thể thu được tín hiệu phản xạ;

④Nhiệt độ: Bản chất của siêu âm là sự rung động cơ học của các hạt môi trường được lan truyền dưới dạng sóng, không thể tách rời khỏi sự tương tác của các hạt môi trường. Biểu hiện vĩ mô của chuyển động nhiệt của bản thân các hạt môi trường chính là nhiệt độ, và chuyển động nhiệt tự nhiên sẽ ảnh hưởng đến sự tương tác giữa các hạt môi trường. Do đó, nhiệt độ có tác động lớn đến kết quả đo.

Đối với phép đo độ dày siêu âm thông thường dựa trên nguyên lý xung phản hồi, nhiệt độ bàn tay của người đo sẽ ảnh hưởng đến nhiệt độ của đầu dò, do đó dẫn đến điểm không của đồng hồ đo bị lệch.

⑤Tính ổn định: Sóng âm là sự dao động cơ học của các hạt môi trường dưới dạng sóng lan truyền. Dễ bị nhiễu từ bên ngoài, tín hiệu thu được không ổn định.

⑥Môi trường ghép nối: Sóng siêu âm sẽ bị suy giảm trong không khí, nhưng có thể truyền tốt trong chất lỏng và chất rắn. Để thu tín hiệu phản hồi tốt hơn, thường thêm môi trường ghép nối lỏng giữa đầu dò siêu âm và vật thể đo, điều này không có lợi cho việc phát triển chương trình kiểm tra tự động trực tuyến.

Các yếu tố khác, chẳng hạn như sự đảo ngược hoặc biến dạng pha siêu âm, độ cong, độ côn hoặc độ lệch tâm của bề mặt vật thể được đo sẽ ảnh hưởng đến kết quả đo.

Có thể thấy rằng đo độ dày bằng siêu âm có nhiều ưu điểm. Tuy nhiên, hiện tại phương pháp này chưa thể so sánh với các phương pháp đo độ dày khác do còn nhiều hạn chế.

 

3.4UTiến độ nghiên cứu đo độ dày siêu âmcủaĐại ThànhPsự chính xác

Dacheng Precision luôn tận tâm nghiên cứu và phát triển. Trong lĩnh vực đo độ dày siêu âm, công ty cũng đã đạt được một số tiến bộ. Một số kết quả nghiên cứu được trình bày như sau.

3.4.1 Điều kiện thí nghiệm

Anode được cố định trên bàn làm việc và đầu dò siêu âm tần số cao do công ty tự phát triển được sử dụng để đo điểm cố định.

1

Hình 2 Đo độ dày siêu âm

 

3.4.2 Dữ liệu thực nghiệm

Dữ liệu thực nghiệm được trình bày dưới dạng A-scan và B-scan. Trong A-scan, trục X biểu diễn thời gian truyền siêu âm và trục Y biểu diễn cường độ sóng phản xạ. B-scan hiển thị hình ảnh hai chiều của mặt cắt song song với hướng truyền vận tốc âm thanh và vuông góc với bề mặt đo được của vật thể đang thử nghiệm.

Từ ảnh quét A, có thể thấy biên độ sóng xung phản xạ tại điểm tiếp giáp giữa than chì và lá đồng cao hơn đáng kể so với các dạng sóng khác. Độ dày lớp phủ than chì có thể được xác định bằng cách tính toán đường truyền âm thanh của sóng siêu âm trong môi trường than chì.

Tổng cộng 5 lần dữ liệu được thử nghiệm tại hai vị trí, Điểm 1 và Điểm 2, và đường đi âm thanh của than chì tại Điểm 1 là 0,0340 us, và đường đi âm thanh của than chì tại Điểm 2 là 0,0300 us, với độ chính xác lặp lại cao.

1

Hình 3 Tín hiệu quét A

 

 2

Hình 4 Hình ảnh quét B

 

Hình 1 X=450, hình ảnh quét B mặt phẳng YZ

Điểm 1 X=450 Y=110

Đường dẫn âm thanh: 0,0340 us

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

 

Điểm 2 X=450 Y=145

Đường dẫn âm thanh: 0,0300us

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

 

3

Hình 5 Hình ảnh thử nghiệm hai điểm

 

4. Summarycủa lithiumắc quyđiện cực công nghệ đo lớp phủ lưới

Công nghệ kiểm tra siêu âm, là một trong những phương tiện quan trọng của công nghệ kiểm tra không phá hủy, cung cấp một phương pháp hiệu quả và phổ biến để đánh giá cấu trúc vi mô và tính chất cơ học của vật liệu rắn, đồng thời phát hiện các điểm gián đoạn vi mô và vĩ mô của chúng. Trước nhu cầu đo lường tự động trực tuyến lượng lớp phủ ròng của điện cực pin lithium, phương pháp truyền tia hiện nay vẫn có lợi thế lớn hơn nhờ các đặc tính của siêu âm và các vấn đề kỹ thuật cần giải quyết.

Dacheng Precision, với tư cách là chuyên gia trong lĩnh vực đo điện cực, sẽ tiếp tục tiến hành nghiên cứu chuyên sâu và phát triển các công nghệ tiên tiến bao gồm công nghệ đo độ dày siêu âm, đóng góp vào sự phát triển và đột phá của thử nghiệm không phá hủy!

 


Thời gian đăng: 21-09-2023