Soluzioni per il controllo dei costi di produzione delle batterie agli ioni di litio: sensori di spostamento laser per la misurazione dello spessore degli elettrodi
Poiché l'enfasi e la domanda di energia rinnovabile continuano ad aumentare, le batterie agli ioni di litio sono diventate una tecnologia primaria per applicazioni quali veicoli elettrici, dispositivi mobili e sistemi di accumulo di energia. Tuttavia, le prestazioni e l'efficienza delle batterie agli ioni di litio sono influenzate da vari fattori, tra cui il numero significativo di strati di elettrodi.
Impatto del conteggio degli strati degli elettrodi sulle prestazioni della batteria agli ioni di litio
Gli elettrodi sono componenti chiave delle batterie agli ioni di litio, responsabili dell'immagazzinamento e del rilascio della carica. Nelle batterie agli ioni di litio, il numero di strati di elettrodi indica gli strati tra gli elettrodi positivo e negativo. In genere, un numero maggiore di strati di elettrodi comporta una maggiore capacità della batteria e tempi di manutenzione più lunghi, nonché una tensione e una potenza maggiori. Tuttavia, nelle applicazioni pratiche, aumentare il numero di strati non rappresenta sempre la strategia migliore per migliorare le prestazioni della batteria.
Mentre un numero maggiore di strati può migliorare la capacità della batteria e la densità energetica, aumenta anche la resistenza interna, influenzando le velocità di carica e scarica, portando a temperature più elevate e a una durata di vita della batteria ridotta, aumentando contemporaneamente i costi. Pertanto, la selezione di un numero appropriato di strati di elettrodi e l'implementazione di un design ragionevole della batteria sono fondamentali.
Attraverso la progettazione e l'ottimizzazione degli strati degli elettrodi, è possibile massimizzare le prestazioni delle batterie agli ioni di litio, raggiungendo obiettivi di basso costo, lunga durata del ciclo e alta efficienza. Ciò è particolarmente importante per le applicazioni che richiedono un'elevata densità di energia, come dispositivi mobili e veicoli elettrici, in cui il controllo preciso della progettazione e della stratificazione degli elettrodi è fondamentale.
In sintesi, il numero di strati di elettrodi è uno dei fattori critici che influenzano le prestazioni delle batterie agli ioni di litio. I progettisti di batterie devono considerare una serie di compromessi per selezionare il numero di strati più adatto e ottimizzare ulteriormente le prestazioni della batteria. Ciò rappresenta una sfida che deve essere affrontata nello sviluppo e nella promozione dell'applicazione della tecnologia delle batterie.
Panoramica del processo di produzione delle batterie al litio
Una volta che le materie prime per le batterie al litio hanno superato l'ispezione, entrano nel processo di rivestimento. L'uniformità e la distanza dal bordo dell'applicazione della sospensione vengono sottoposte a rigorosi test. Dopo l'essiccazione, il substrato in foglio di alluminio per l'elettrodo positivo viene rivestito su entrambi i lati e quindi entra nella fase di "assemblaggio delle celle", dove il substrato rivestito in polimero di litio viene tagliato in piccoli pezzi in base alle dimensioni della batteria. Questi piccoli pezzi, costituiti da elettrodi positivi e negativi, vengono avvolti insieme con materiali isolanti e, dopo aver saldato le linguette e completato l'imballaggio in alluminio-plastica, vengono sottoposti a ispezione a raggi X per la garanzia della qualità. Se si verifica una stratificazione anomala, la batteria potrebbe subire rigonfiamenti o cortocircuiti durante l'uso successivo. Infine, dopo una cottura ad alta temperatura per rimuovere l'umidità, viene iniettato l'elettrolita e la secchezza interna della batteria determina la sua qualità, con conseguente completamento della cella della batteria finita.
Una sintesi più dettagliata del processo di produzione delle batterie al litio comprende: preparazione del materiale, rivestimento, laminazione, taglio, accatastamento, saldatura delle linguette, imballaggio, essiccazione, iniezione di liquido, formazione e smistamento.
Sensori di spostamento laser per la misurazione dello spessore degli elettrodi nelle batterie al litio
Lo spessore del rivestimento degli elettrodi è direttamente correlato all'efficienza di generazione di energia della batteria e al controllo efficace dei costi. Di seguito, spieghiamo come i sensori di spostamento laser DADISICK possono misurare lo spessore degli elettrodi della batteria.
I sensori di spostamento laser sono strumenti di misurazione senza contatto comunemente utilizzati che misurano con precisione la distanza tra un oggetto e il sensore emettendo un raggio laser e analizzando la differenza di tempo o di fase della luce riflessa. Quando si misura lo spessore di un pezzo in lavorazione, vengono in genere impiegati metodi di triangolazione. (Clicca per saperne di più sui metodi di misurazione laser.)
La formula per calcolare lo spessore del pezzo è: y = x − a − b
Dove:
X è la distanza fissa tra i due sensori di spostamento laser;
UN è la distanza tra il sensore A e la superficie dell'elettrodo;
B è la distanza tra il sensore B e la superficie dell'elettrodo;
e è lo spessore dell'elettrodo della batteria.
Dopo aver installato i due sensori di spostamento laser, la distanza fissa X è impostato e il pezzo in lavorazione viene posizionato all'interno del campo di misurazione dei due sensori. I sensori A e B misurano le loro distanze un e b alla superficie del pezzo in lavorazione, rispettivamente. Utilizzando la formula y = x − a − b, lo spessore del pezzo in lavorazione e può essere calcolato. Vale la pena notare che un piccolo spostamento orizzontale del pezzo non influisce sullo spessore e.
Inoltre, poiché i sensori di spostamento laser in genere non emettono valori di distanza diretti ma piuttosto segnali analogici proporzionali alla distanza, è necessario un PLC (Programmable Logic Controller) per leggere i segnali di uscita dai sensori. Tramite la calibrazione e i calcoli corrispondenti, i segnali vengono convertiti in valori di distanza effettivi, consentendo la misurazione dello spessore.
Vantaggi dell'utilizzo di sensori di spostamento laser per la misurazione dello spessore degli elettrodi nelle batterie al litio
✅ Misurazione senza contatto: Non provoca alcun danno fisico all'oggetto da misurare.
✅ Alta precisione: La precisione della misurazione può raggiungere il livello del micron. Ad esempio, la ripetibilità dei sensori di spostamento laser della serie GFL-Z di DADISICK può raggiungere i 10 micron, mentre la risoluzione della serie GFL-G può arrivare fino a 2 micron.
✅ Misurazione veloce: La velocità di misurazione è elevata, soddisfacendo le esigenze di una produzione efficiente.
Sensori di spostamento laser consigliati
| Distanza di rilevamento | Risoluzione | Linearità | Produzione |
| 30 millimetri (±4) | 2 micron | ±0,1% fs (fs=8mm) | NPN/PNP Analogico Tipo RS485 |
| 50 millimetri (±10) | 5 micron | ±0,1% f.5. (fs=20mm) | |
| 85 millimetri (±20) | 10 micron | ±0,1% f.8.(fs=40mm) | |
120 millimetri (±60) | 30 micron | ±0,1% fs(fs=120mm) | |
250 millimetri (±150) | 75 micron | ±0,3% fs(fs=300nm) | |
| Distanza di rilevamento | Ripetibilità | Linearità | Produzione |
| 30 millimetri (±5) | 10 micron | ±0,1% del fondo scala | Analogico / RS485 |
| 50 millimetri (±15) | 30 micron | NPN / Analogico / RS485 | |
| 100 millimetri (±35) | 70 micron | ||
200 millimetri (±80) | 200 micron | ±0,2%FS | |
400 millimetri (±200) | 400µm / 800µm | ||
Sensori fotoelettrici correlati
Frequenza di misurazione: 1Hz-40Hz Interfaccia di comunicazione: RS232/RS485 (commutabile) Distanza di misurazione: 0,2-100 m Risoluzione di misurazione: 1 mm
Metodo di output: NPN/PNP+analogico+RS485 Risoluzione: 1 mm Tipo di laser: laser a semiconduttore rosso Laser di classe II 655+10nm<1m Tempo di reazione: 50-200 ms
Distanza di 5 m. Una tecnica che utilizza un raggio laser per misurare la distanza e creare mappe dettagliate di oggetti e ambienti.
Distanza tra i raggi: 40 mm<br> Numero di assi ottici: 72<br> Altezza di protezione: 2840 mm<br> Uscite sensore tenda laser (OSSD) 2 PNP
