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半岛APP官方网站-锂电极片面密度测量技术“新风暴”2023-09-25

2023-09-25

摘要

曼恩斯特发布空气耦合超声波面密度丈量仪,经由过程自研多层弹性介质中传布投射衰减算法手艺,实现以空气为传布介质的新型无损检测,弥补了国内的手艺空白。

2023年,中国新能源汽车市场呈现两年夜市场转变。

一方面,中国新能源汽车市场渗入率已持续4个月跨越30%,1-8月新能源汽车市占率到达29.5%,断层式引领全球汽车电动化转型。

另外一方面,因为前两年爆发式快速增加,2023年中国新能源汽车市场增速最先放缓,动力电池和财产链整体显现布局性多余状况,储能市场最先接棒成为锂电池需求高增速利用场景。与此同时,中国锂电财产链加快走向海外,开辟更广漠的市场。

在此布景下,锂电企业睁开的新一轮竞争,也更聚焦在产物机能(平安性、能量密度、快充等)的晋升和下降本钱(晋升制造效力、供给链管控)的思绪上。

作为锂电池机能晋升、增益降本的支持后援,锂电智能设备企业在手艺、工艺立异的道路上也在延续进化。

电池制造的每一个工序步调都触及很多工艺和机能变量,此中,电芯机能黑白60%-80%取决在涂布后极片机能黑白,而在锂电池极片的出产进程中,凡是会由于极片涂覆面密度不平均、厚度一致性差、极片边沿轮廓异常等严重影响锂电池的整体机能。

是以在出产进程中必需对极片质量进行严酷检测,这意味着锂电池极片丈量装备在锂电池出产进程中尤其主要。

高工锂电留意到,国产涂布模头龙头企业曼恩斯特近期重磅推出了“超声波面密度丈量仪”产物,作为国内首套采取空气耦合手艺的超声波面密度丈量仪产物,具有高平安、高精度、干湿膜检测、多种物资检测、与制膜或涂布面密度的全主动闭环系统深度融会等五年夜优势。

极单方面密度丈量手艺“新风暴”

极片涂布是影响电池平安、机能、制造本钱的焦点工艺之一,在出产进程中,涂层面密度作为电池设计的要害参数,是以,正负极单方面密度检测成为极片涂布质量的主要权衡。

今朝在涂布范畴中市道上存在的在线非接触式厚度面密度丈量产物有:红外测厚、射线测厚、激光测厚、涡流测厚、超声波测厚等。

从利用痛点来看,红外测厚很难对不透明的材料实行丈量;射线测厚有辐射,需要到环保部分存案;激光测厚首要测的是厚度,不检测面密度;涡流测厚不不变,轻易遭到外部情况的干扰等。

为解决锂电极单方面密度所存在的问题,曼恩斯特自立研发出空气耦合超声波面密度丈量仪,成为国内首家成功研发此类产物的公司。

对照装备参数指标来看,传统x/β射线测厚产物丈量规模约在10-1000 g/㎡,扫描速度约在0到24m/min,反复丈量精度在±0.05%,丈量响应时候<1ms,相干性R2>99%,而且存在辐射侵害。

曼恩斯特超声波测厚产物丈量规模到达0-4000 g/㎡,扫描速度可达0半岛全站官方网站-25m/min,反复丈量精度达0.039%,丈量响应时候约600-700hz,相干性R2≥99.5%,且无辐射侵害。

超声波一般指高在20000Hz以上频段的弹性振动,超声波检测是指操纵超声波与检测件的彼此感化,对反射、透射和散射的回波进行阐发,从而对工件进行宏不雅缺点、几何特征、组织布局和力学机能等方面的检测和表征的无损检测手艺。

超声波面密度丈量的道理是,当声波穿透介质时,一部门声波会被介质接收,致使穿透后的声波比入射声波在强度上有衰减,衰减的比例与介质面密度呈负指数关系。也就是说,经由过程检测穿透的声波强度的衰减,可以推算介质的面密度。

超声波极片检测的优势在在:

一是,因为丈量道理分歧,超声波测厚可以直接测得锂电极片的净涂量。而传统的射线透射法丈量,需要利用总重扣减的体例取得净涂量。

二是,缺点定位正确,超声波的声束在介质半岛全站网站中沿直线传布,具有杰出的指向性,更轻易肯定缺点的位置,检测活络度高。

三是,因为波长较短,超声波具有较强穿透力,合用的材料规模广,特别是当前锂电新材料出现,超声波面密度丈量仪对检测物根基无局限性。

四是,在持续涂布、间歇涂布、多幅涂布和极片基材区、涂敷区、摆布削薄区计较面密度,都可利用超声波面密度丈量仪。

五是,高平安、无辐射,无需进行环评审核。

需要指出的是,作为全球领先的无损检测手艺之一,超声波检测手艺在极片检测利用中也存在较高的手艺门坎,如:

1、超声波在空气中传布衰减严重,凡是需要在超声探头与被测物之间添加液体、固体耦合介质构成更好的传布,而添加耦合剂有可能会对涂层造成污染或侵害。

2、超声波的素质是介质粒子的机械振动以波的情势进行传布,轻易遭到外界干扰,收集的旌旗灯号不不变。

3、超声波旌旗灯号在收集和传输进程中,衰减年夜、信噪比下降,从而影响方针旌旗灯号的检测与辨认机能。

4、因为介质粒子自己的热活动的宏不雅表示就是温度,热活动会影响介质粒子之间的彼此感化力,是以,情况温湿度也会对丈量成果存在影响等等。

恰是由于坚苦重重,此前国内锂电范畴还没有呈现超声波面密度丈量仪贸易化产物。

曼恩斯特发布的国内首套自立研发的空气耦合超声波面密度丈量仪,经由过程自研多层弹性介质中传布投射衰减算法手艺,实现以空气为传布介质的新型无损检测,弥补了国内的手艺空白。

空气耦合超声检测手艺是一种以空气作为耦合介质的新型非接触的超声无损检测方式。发布锂电行业第一款空气耦合超声波面密度丈量仪,也意味着曼恩斯特将开启锂电极单方面密度测厚范畴新的手艺风暴引领。

曼恩斯特超声波面密度丈量仪优势

今朝,曼恩斯特已研发出走线式C型架超声波面密度丈量仪,O型架超声波面密度丈量仪等两款产物。

具体来看,曼恩斯特超声波面密度丈量仪具有五年夜优势,并解决了今朝超声波检测手艺在极片检测利用中存在的瓶颈困难。

◆ 高平安性:超声换能器体积小,功耗低,无污染,超声波无辐射,无需耦合剂,无需做环评。

针对超声波在空气中传布衰减困难,曼恩斯特首要采取高精度探测器领受传感器电压,精度到达万分位乃至十万分位,而且对领受到的很是小的电压旌旗灯号进行两级增益放年夜,同时包管旌旗灯号的全频率段全量程的线性化不掉真。由此也完全解决了需要添加耦合剂进行传布的传统困难。

针对超声波旌旗灯号在收集和传输进程中信噪比下降痛点,曼恩斯特采取非局部均值滤波(Non-Local Means,NLM)算法,到达杰出的滤波结果,实现全波段内去噪而且可以或许连结超声波的特点。

◆ 高精度:走线精度千分之2,定点精度达千分之0.8;

针对超声波领受旌旗灯号问题,曼恩斯特从硬件和软件两方面着手,在硬件上,对声波发射模块进行设计开辟,包管发射超声波旌旗灯号的不变性;对检测系统进行周详设计,采取周详型的机架布局和高精度伺服机电等削减系统自己的干扰。在软件上,优化滤波算法,自立研发数据收集模块,对不不变的声波领受旌旗灯号进行处置,确保丈量的精度。

◆ 干湿膜检测:超声对物资含水不敏感,且丈量精度没转变,既可用在干膜检测、也可用在湿膜检测;

针对温湿度影响,曼恩斯特在设计进程中,采取特定的算法进行温湿度抵偿,消弭情况温湿度的转变致使的回波强弱转变。同时,曼恩斯特还解决了干膜测厚长达70米的不成控区域,年夜幅晋升了涂布面密度的平均性。

◆ 多种物资检测:超声波面密度丈量仪对检测物无选择性;

今朝,电池正极材料在主流三元(含常规、中高镍等)、磷酸铁锂的根本上,新增了纳米级LFP、超高镍三元、三元+LFMP、锰酸锂+LFMP、富锂锰基、钠离子等新型正极材料,负极也呈现硅基负极、硬碳等新型材料。因为超声波面密度丈量仪对介质无选择性,可知足多种物资检测需求。

◆ 与制膜或涂布面密度的全主动闭环系统深度融会:引入工业物联网功能与全主动闭环系统深度融会,晋升面密度的一致性;

曼恩斯特致力在打造聪明涂布解决方案,助力电池企业降本增效,经由过程与全主动闭环系统的融会,涂布面密度可达0.1%。

◆ 超声波面密度丈量仪软件系统:可显示及时丈量值,扫描起止位置可选择,数据主动保留,横向、纵向闭环对接,增益可主动调剂。

据悉,在C型架超声波面密度丈量仪、O型架超声波面密度丈量仪根本上,曼恩斯特对双头、多甲等超声波面密度丈量仪正在研发中,经由过程深切推动检测手艺的成长,打破国外手艺垄断,实现下一个进口替换。

斥地新赛道 延续加强价值壁垒

当前,超声波无损检测手艺作为五年夜常规检测手艺之一,被全球付与高度正视。

跟着锂电池年夜范围出产对产物良率提高、出产效力晋升、出产本钱下降等方面愈发注重,进而对在线检测装备的要求不竭提高,超声波面密度丈量手艺在锂电池检测装备行业的市场潜力有望延续释放。

作为国内首套空气耦合超声波面密度丈量仪的制造商,曼恩斯特在锂电池检测装备范畴的价值也将加倍凸显。

今朝,曼恩斯特在主力产物涂布模头的立异根本上,先是延长至锂电前段制浆工序,再到此次超声波面密度丈量仪的推出,使其在锂电制造前段构建起一种系统化且难以被超出的竞争壁垒,这也将让曼恩斯特在锂电制造设备范畴构成了更强的市场竞争力。

同时,经由过程底层手艺迁徙,曼恩斯特也在延续斥地新的竞争赛道。

如超声波检测手艺,基在对超声波检测底层手艺的掌控,除锂电范畴以外,曼恩斯特超声波检测装备还可利用在薄膜、造纸、钢铁、食物检测等多个范畴。

新品矩阵构成的系统化竞争壁垒,让行业看到了曼恩斯特的手艺立异实力。不难发现,曼恩斯特延续夯实手艺之墙,经由过程率先实现锂电设备范畴的手艺进化与产物进化,进而手艺迁徙斥地新的市场范畴,以此在智能设备范畴不竭衍生构建新的成长价值。

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