Gelişmiş Termografi Kullanarak Akü Muayenesi

Gelişmiş Termografi Kullanarak Akü Muayenesi

Rekabetçi olarak kalabilmek için aktif termografi kullanarak akünün muayene edilmesi daha önemli hale gelir. Lityum iyon pil (LIB) üreticileri, LIB teknolojisinin benimsenmesini ekonomik açıdan çekici tutmak için pil performansını en üst düzeye çıkarmak ve maliyetleri en aza indirmekle görevlidirler.

Diş fırçalarından otomobillere, kulaklıklardan mobil cihazlara, oyuncaklardan yarı kamyonlara kadar lityum iyon pil teknolojisi hemen hemen her şeyde kullanılmanın yolunu buluyor. Bu nedenle, akü malzemelerine olan talep, elektrot tasarımında yenilik, üretimdeki gelişmeler ve şarj yoğunluğunun optimizasyonu sürekli artmaktadır.

Bu makalede, elektrot kusurlarını en aza indirmek, malzeme kullanımını optimize etmek ve ürün kalitesini sağlamak için üretim sürecinin çeşitli aşamalarında akü muayenesi için gelişmiş termografi ve tahribatsız muayenenin (NDT) nasıl kullanılabileceğini tartışıyoruz.

Lityum İyon Pil Anatomisi

Bir lityum iyon pil, hücrenin birincil bileşen olarak işlev gördüğü birden fazla parçadan oluşur. Hücre, pilin beygir gücüdür ve aşağıdaki malzemelerden oluşur:

Akım Toplayıcılar : Akım toplayıcıları, pozitif ve negatif bağlantı noktalarına sahip iki akü ucudur. Bu bağlantı noktaları, pili şarj etmek (gücü emmek) ve deşarj etmek (gücü boşaltmak) için kullanılır.

Katot : Katot, kimyasal bir bileşik metal oksitten yapılan pozitif elektrottur ve lityum depolar.

Anot : Anot, tipik olarak karbondan yapılan ve lityum depolayan negatif elektrottur.

Ayırıcı : Ayırıcı, pilin içindeki elektron akışını kısıtlar, ancak lityum iyonlarının katot ve anot elektrotlarından ileri geri geçmesine izin verir.

Elektrolit : Elektrolit, elektrotlar arasına dolar ve şarj ve deşarj sırasında lityum iyonlarını anot ve katottan taşır.

Lityum iyon Pil Çalışması

Bir lityum iyon pilin çalışması, lityum iyonlarının katot (+) ve anot (-) elektrotları arasındaki ileri geri hareketi ile ilgilidir. İyonlar, şarj sırasında (gücü emerken) bir yönde ve deşarj sırasında (güç boşaltırken) ters yönde hareket eder. Pil tamamen şarj olduğunda veya boşaldığında, iyonlar artık akmaz.

Şarj Fazı (Emme Gücü)

Şarj aşamasında, harici güç uygulandığında, lityum iyonları ayırıcı ve elektrolit yoluyla pozitif katottan negatif anoda geçecektir. Aynı zamanda elektronlar katottan anoda akacaktır, ancak lityum iyonlarının aksine elektronlar ayırıcıdan geçemez ve dış devre etrafında farklı bir yol alamaz. Anoda gelen elektronlar ve iyonlar birleşir. Pil tamamen şarj edilmiş ve daha fazla iyon akamadığında kullanıma hazırdır.

Deşarj Fazı (Güç Kaynağı)

Deşarj fazı sırasında, anottaki lityum atomları iyonize edilir ve elektronlarından ayrılır. Lityum iyonları ayırıcı ve elektrolitten negatif anottan pozitif katoda geçer. Eşzamanlı olarak, serbest elektronlar dış devre üzerinden anottan katot elektroduna akar ve dizüstü bilgisayar gibi harici bir cihaza güç sağlar. İyonlar ve elektronlar katotta yeniden birleşerek elektriksel olarak nötr hale gelir. Daha fazla iyon akamadığında pil tamamen boşalır ve tekrar güç sağlamak için şarj edilmesi gerekir.

Lityum iyon Pil Üretim Süreci

Aşağıdaki grafik, üç ana bölümden oluşan akü üretim sürecini göstermektedir: elektrot hazırlama, hücre montajı ve akü elektro kimyası aktivasyonu.

1. Bulamaç Hazırlama:

Aktif madde (AM), iletken madde ve bağlayıcı, çözücü ile homojen bir bulamaç oluşturmak üzere karıştırılır.

2. Kaplama ve Kurutma:

Bulamaç, bir yuva kalıbına pompalanır, akım toplayıcının her iki tarafına kaplanır (Katot için Alüminyum folyo ve anot için bakır folyo) ve çözücüyü buharlaştırmak için kurutma ekipmanına iletilir.

3. Perdahlama:

Elektrotlar, iki silindirli bir pres içinden geçirilerek sıkıştırılır. Bu, elektrotların fiziksel özelliklerinin (bağlanma, iletkenlik, yoğunluk, gözeneklilik vb.) ayarlanmasına yardımcı olacaktır.

4. Elektrotları Kesme:

Bitmiş elektrotlar damgalanır ve hücre tasarımına uyacak şekilde gerekli boyuta kesilir. Elektrotlar daha sonra fazla suyu çıkarmak için vakumlu fırına gönderilir.

5. Hücre Montajı:

Elektrotlar iyice hazırlandıktan sonra hücre üretimi için ayırıcılar ile kuru odaya gönderilir. Elektrotlar ve ayırıcı, bir hücrenin iç yapısını oluşturmak için katman katman sarılır veya istiflenir. Alüminyum ve bakır tırnaklar sırasıyla katot ve anot akım toplayıcısına kaynaklanır.

6. Elektrolit Dolumu ve Oluşumu:

Hücre yığını daha sonra tasarlanan muhafazaya aktarılır. Üreticiler, hücre uygulamasına bağlı olarak çeşitli ambalajlar kullanırlar. Muhafaza, son sızdırmazlıktan önce elektrolit ile doldurulur ve hücre üretimini tamamlar.

Akü / Elektrot Performansı

Temel düzeyde, lityum iyonlarının bir pil içindeki katot ve anot elektrotları arasındaki hareketini etkileyen herhangi bir faktör, o pilin performansını etkileyecektir. Bu nedenle, bir pilin tasarımı, üretimi ve çalışması iyon ve elektron akışını optimize etmek olmalıdır.

Üretim sürecinde, ürüne (batarya) kusurların girebileceği durumlar vardır. Örneğin, Kaplama ve Kurutma adımı sırasında, şekillendirme elektrotları aşağıdakilere potansiyel olarak duyarlı hale gelir:

Düzensiz bileşik yayılımı / kalınlığın değişimi
Karbon-polimer bağlayıcı oranındaki değişim
Çizikler
Hava kabarcıkları / kabarıklıklar

Performansa zarar veren diğer faktörler, kontaminasyon partiküllerinin elektrot folyolarına girmesinden kaynaklanabilir. Kaplama, perdahlama ve kesme aşamaları sırasında elektrot folyoları, tabakalı parçacıklara, aşınmış metalik parçacıklara ve üretim ortamındaki toza maruz kalabilir.

İlk karşılaşılan kirleticiler ve kusurlar, iyon / elektronun elektrokimyasal hücre içinde hareket etme kabiliyetini olumsuz yönde etkileyecek ve böylece pil performansını düşürecektir.

Akü Muayenesi ve Kalite Kontrolü için Gelişmiş Termografi (QC)

IR Termografisinin, çeşitli uygulamalar için birden fazla endüstride kalite kontrol için etkili bir tahribatsız muayene yöntemi olduğu gösterilmiştir. Bir IR kameranın temelde çalışması, radyasyonun ısı transfer prensibine dayanır. Kızılötesi kamera, içinde nesne yüzeylerinden yayılan kızılötesi ışığı “gören” bir odak düzlemi dedektör elemanları dizisine sahiptir. Kızılötesi kamera dedektörü tarafından yakalanan radyasyon sayısallaştırılır, verilere dönüştürülür ve görünür spektrumda görüntülenebilen bir görüntü olarak görüntülenir. Bazı kızılötesi kameralar, ölçüm birimlerini kaydetmek ve görüntülemek için radyometrik olarak kalibre edilir. Belirli kızılötesi dalga bantlarını görmek için farklı sensörlere ve piksel çözünürlüklerine sahip kızılötesi kameralar mevcuttur.

Akü Muayenesi için Flaş Termografi

Aktif Termografi kullanılarak Akü Muayenesi, hedefin uyarılmasını içerir ve akü elektrotlarının kusurlarının ve bozucuların tespitinde en etkili olduğu bulunmuştur. Flaş IR termografisi, hedefin bir termal enerji flaşına maruz kaldığı ve ardından yüzey sıcaklığındaki değişimin bir IR kamera tarafından izlendiği bir aktif termografi şeklidir. Bir termal dalga sinyal dizisi, termal enerjinin yüzeyden hedefin içine nasıl geçtiğini ortaya çıkaran gerçek zamanlı görüntü sinyal işleme ve analizine sahip bir bilgisayar tarafından elde edilir. Hedefte boşluklar veya kusurlar varsa, termal iletim yolları bozulur. Bu bozulmalar, yüzeyde IR termografisi ile tespit edilen sıcaklık farklılıklarına yol açar.

Gelişmiş Termografi Kullanarak Akü Muayenesi

Blog Yazıları