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

超音波厚さ測定技術

1.lのニーズ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、A面およびB面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、リチウム電池の電極の重要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。そのため、リチウム電池の製造工程では、試験装置に対する高い要求が求められます。

2.X線透過法 会うing限界容量

大成精密は、国際的に有数の体系的な電極測定ソリューションプロバイダーです。10年以上の研究開発を経て、X線/β線面密度計、レーザー厚さ計、CDM厚さ・面密度統合計など、高精度・高安定性の測定装置を多数保有しており、正味塗布量、厚さ、薄層部厚さ、面密度といったリチウムイオン電池電極の主要指標のオンラインモニタリングを実現しています。

さらに、大成精密は非破壊検査技術の変革にも取り組んでおり、固体半導体検出器をベースとしたスーパーX線面密度計と、赤外線スペクトル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、その精度は輸入品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ひどさm測定tテクノロジー

大成精密は常に革新的な技術の研究開発に注力しており、上記の非破壊検査ソリューションに加え、超音波厚さ測定技術も開発しています。他の検査ソリューションと比較して、超音波厚さ測定には以下の特徴があります。

3.1 超音波厚さ測定原理

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。プローブから発射された超音波パルスが測定対象物を通過し、材料界面に到達すると、パルス波はプローブに反射されます。この超音波の伝播時間を正確に測定することで、測定対象物の厚さを求めることができます。

H=1/2*(V*t)

金属、プラスチック、複合材料、セラミック、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することができ、石油、化学、冶金、造船、航空、宇宙などの分野で幅広く使用できます。

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では、光線透過法を用いて総塗布量を測定し、そこから減算してリチウム電池電極の正味塗布量を算出していました。一方、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、幅広い材料に適用可能です。

②超音波ビームを特定の方向に集中させることができ、指向性に優れ、媒体中を直線的に進行します。

③放射線が出ないので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、超音波厚さ測定の適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限界

①超音波トランスデューサー：超音波トランスデューサー、すなわち前述の超音波プローブは、超音波探傷ゲージの中核部品であり、脈波の送受信が可能です。その中核となる動作周波数とタイミング精度は、厚さ測定の精度を決定づける重要な要素です。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品に依存しており、その価格は高額です。

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します。この反射は音響インピーダンスの急激な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。測定対象材料が均一でない場合、エコー信号は多くのノイズを発生し、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、反射エコーが低下したり、エコー信号を受信できない場合があります。

④温度：超音波の本質は、媒質粒子の機械的振動が波動として伝播することであり、これは媒質粒子間の相互作用と切り離すことはできません。媒質粒子自体の熱運動のマクロ的な現れは温度であり、熱運動は当然媒質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。

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

⑤安定性：音波は媒質粒子の機械的振動が波動伝播の形で伝播するものであり、外部干渉の影響を受けやすく、収集された信号は安定しません。

⑥カップリング媒体：超音波は空気中では減衰しますが、液体や固体中では良好に伝播します。エコー信号をより良く受信するために、通常、超音波プローブと測定対象物の間に液体カップリング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適していません。

超音波位相反転や歪み、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。しかし、現状では限界があるため、他の厚さ測定方法と比較することはできません。

3.4U超音速厚さ測定研究の進歩の大成P撤回

大成精密は常に研究開発に注力しており、超音波厚さ測定の分野でも一定の進歩を遂げています。その研究成果の一部をご紹介します。

3.4.1 実験条件

陽極は作業台に固定され、自社開発の高周波超音波プローブを使用して定点測定を行います。

図2 超音波厚さ測定

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軸は超音波の伝播時間、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、かつ被測定物の測定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における反射パルス波の振幅が他の波形よりも著しく高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、グラファイト媒体における超音波の音響経路を計算することで得られます。

Point1 と Point2 の 2 つの位置で合計 5 回のデータをテストした結果、Point1 でのグラファイトの音響経路は 0.0340 us、Point2 でのグラファイトの音響経路は 0.0300 us となり、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平面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要約l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一つとして、固体材料の微細構造と機械的特性を評価し、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コーティング量のオンライン自動測定の需要に直面している中で、超音波自体の特性と解決すべき技術的課題により、現時点では超音波透過法が依然として大きな優位性を有しています。

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。