リチウム電池電極ネットコーティングの超音波厚さ測定

超音波膜厚測定技術

1.必要なものリチウムバッテリー電極 ネットコーティング測定

リチウム電池の電極は、集電体、表面AおよびBのコーティングで構成されています。コーティングの厚さの均一性は、リチウム電池電極の中心的な制御パラメータであり、リチウム電池の安全性、性能、コストに重大な影響を与えます。したがって、リチウム電池の製造プロセスでは試験装置に対する高い要件が求められます。

2.X線透過方式 会うしている限界容量

Dacheng Precision は、国際的な体系的な電極測定ソリューションの大手プロバイダーです。 10年以上の研究開発により、X線・β線面密度計、レーザー厚さ計、CDM厚さ・面密度一体型計など、高精度・高安定性の測定装置を揃えています。 、正味のコーティング量、厚さ、薄化領域の厚さ、面密度など、リチウムイオン電池電極のコア指標のオンライン監視を実現できます。

また、大成精密は非破壊検査技術の変革にも取り組んでおり、固体半導体検出器に基づくスーパーX線面密度計や赤外線分光吸収原理に基づく赤外線厚さ計を発売しました。有機材料の厚さを正確に測定でき、精度は輸入機器よりも優れています。

図1 スーパーX線面密度計

3.超音波tヒクネスm測定t技術

大成精密は常に革新的な技術の研究開発に取り組んできました。上記の非破壊検査ソリューションに加え、超音波膜厚測定技術の開発も行っています。超音波膜厚測定は他の検査ソリューションと比較して以下のような特徴があります。

3.1 超音波膜厚測定原理

超音波厚さ計は超音波パルス反射法の原理に基づいて厚さを測定します。プローブから発せられた超音波パルスが測定対象物を通過して材料界面に到達すると、パルス波は反射してプローブに戻ります。超音波の伝播時間を正確に測定することで、測定対象物の厚みを知ることができます。

H=1/2*(V*t)

金属、プラスチック、複合材料、セラミックス、ガラス、ガラス繊維、ゴムで作られたほぼすべての製品をこの方法で測定でき、石油、化学、冶金、造船、航空、航空宇宙などの分野で広く使用できます。

3.2A利点あなたの超音波厚さ測定

従来のソリューションは、光線透過法を採用して総コーティング量を測定し、減算を使用してリチウム電池電極の正味コーティング量の値を計算します。超音波厚さ計は測定原理が異なるため、値を直接測定できます。

①超音波は波長が短いため透過力が強く、幅広い材料に適用できます。

②超音波は特定の方向に集中することができ、指向性が良く媒質中を直進します。

③放射線を含まないため安全性の心配がありません。

しかし、超音波厚さ測定にはこのような利点があるにもかかわらず、大成精密がすでに市場に投入しているいくつかの厚さ測定技術と比較すると、超音波厚さ測定の応用には次のようないくつかの制限があります。

3.3 超音波厚さ測定の応用制限

①超音波トランスデューサ：超音波トランスデューサ、つまり上記の超音波プローブは、パルス波を送受信することができる超音波検査ゲージの核となるコンポーネントです。動作周波数とタイミング精度の中心的な指標が、厚さ測定の精度を決定します。現在のハイエンド超音波トランスデューサーは依然として海外からの輸入に依存しており、価格は高価です。

②材料の均一性：基本原理で述べたように、超音波は材料界面で反射されます。反射は音響インピーダンスの突然の変化によって引き起こされ、音響インピーダンスの均一性は材料の均一性によって決まります。測定対象の材質が均一でない場合、エコー信号に多くのノイズが発生し、測定結果に影響を与えます。

③ 粗さ: 測定対象物の表面粗さにより、反射エコーが低くなったり、エコー信号を受信できなくなったりすることがあります。

④温度：超音波の本質は、媒体粒子の機械的振動が波の形で伝播することであり、媒体粒子の相互作用から切り離すことはできません。媒体粒子自体の熱運動の巨視的表現は温度であり、熱運動は当然媒体粒子間の相互作用に影響を与えます。したがって、温度は測定結果に大きな影響を与えます。

パルスエコー原理に基づく従来の超音波厚さ測定では、人の手の温度がプローブ温度に影響を及ぼし、ゲージのゼロ点のドリフトにつながります。

⑤安定性：音波は波動伝播の形をとった媒質粒子の機械的振動です。外部干渉の影響を受けやすく、収集された信号が安定しません。

⑥結合媒体：超音波は空気中では減衰しますが、液体や固体中ではよく伝播します。エコー信号をよりよく受信するために、通常、超音波プローブと測定対象物の間に液体結合媒体が追加されますが、これはオンライン自動検査プログラムの開発には役立ちません。

超音波の位相反転や歪み、測定対象物の表面の曲率、テーパー、偏心などの他の要因も測定結果に影響します。

超音波厚さ測定には多くの利点があることがわかります。ただし、限界があるため、現時点では他の厚さ測定方法と比較することはできません。

3.4U超音波厚さ測定研究の進捗状況の大城P精度

大成精密は常に研究開発に取り組んでいます。超音波厚さ測定の分野でもある程度の進歩が見られます。研究結果の一部を以下に示します。

3.4.1 実験条件

陽極はワークテーブル上に固定され、自社開発の高周波超音波プローブを用いて定点測定を行います。

図2 超音波膜厚測定

3.4.2 実験データ

実験データは、A スキャンと B スキャンの形式で表示されます。 A-スキャンでは、X 軸は超音波の送信時間を表し、Y 軸は反射波の強度を表します。 B スキャンは、音速の伝播方向に平行で、試験対象物の測定表面に垂直なプロファイルの 2 次元画像を表示します。

A-スキャンから、グラファイトと銅箔の接合部で返されるパルス波の振幅が他の波形の振幅よりも大幅に大きいことがわかります。グラファイトコーティングの厚さは、グラファイト媒体中の超音波の音響経路を計算することで求めることができます。

Point1 と Point2 の 2 つの位置で合計 5 回のデータをテストしたところ、Point1 のグラファイトの音響パスは 0.0340 us、Point2 のグラファイトの音響パスは 0.0300 us であり、高い再現精度が得られました。

図 3 A スキャン信号

図4 Bスキャン画像

図1 X=450、YZ面Bスキャン画像

ポイント1 X=450 Y=110

音響経路: 0.0340 us

厚さ: 0.0340(us)*3950(m/s)/2=67.15(μm)

ポイント2 X=450 Y=145

音響経路: 0.0300us

厚さ: 0.0300(us)*3950(m/s)/2=59.25(μm)

図5 2点テスト画像

4. S概説1のリチウムバッテリー電極 ネットコーティング測定技術

超音波検査技術は、非破壊検査技術の重要な手段の 1 つとして、固体材料の微細構造と機械的特性を評価し、そのミクロおよびマクロの不連続性を検出するための効果的かつ普遍的な方法を提供します。リチウム電池電極の正味塗布量のオンライン自動測定の要求に直面して、超音波自体の特性と解決すべき技術的課題により、現時点では線透過法の方が依然として有利である。

大成精密は、電極測定の専門家として、超音波厚さ測定技術を含む革新的な技術の徹底的な研究開発を継続し、非破壊検査の発展と進歩に貢献していきます。