CN209541690U - 一种用于实时测试锂电池隔膜3d结构变化关系的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于实时测试锂电池隔膜3D结构变化关系的装置，保持红外激光发生器所生成的红外线为水平状态，红外光分束镜与红外激光发生器处于同一水平状态，红外激光发生器距红外光分束镜中心的水平距离为L，红外光分束镜水平轴与隔膜在垂直方向上的距离为1.5L；透射光光敏接收模块与分束镜维持在同一垂直线上；反射光光敏接收模块置于红外光分束镜右侧。本装置使用分光之后的一束红外透射光和一束红外反射光对锂离子电池隔膜进行检测，能够分别得到隔膜的厚度和表面形貌信息，将隔膜厚度和表面形貌信息进行耦合处理，最终能够绘制出锂离子电池隔膜实时3D结构变化。
Description
技术领域
本实用新型涉及测试锂电池隔膜3D技术领域，具体地说，是一种用于实时测试锂电池隔膜3D结构变化关系的装置。
背景技术
随着科学技术的发展，锂离子电池已经被广泛地应用于3C电子设备和动力汽车中，这也迅速带动了锂离子电池重要组成材料隔膜的生产。隔膜作为锂离子电池中核心材料之一，其性能的好坏直接决定了电池的界面结构、内阻，进而直接影响电池的电性能。众所周知，隔膜的作用是使电池的正负极分开，防止正负极接触而引发安全问题，同时，其微孔结构具备让电解液离子通过的功能。厚度作为锂电池隔膜最重要的物理指标之一，将直接影响锂离子电池的电性能和安全性能，因此厚度测量一直是锂离子电池隔膜生产过程中公司最关心的重要问题。传统人工机械式测量效率比较低，由于是断续测量，将会对隔膜造成一定的损伤，并且不能实时得到隔膜的厚度数据，薄膜质量监控存在滞后。因此在线式红外测厚装置由于其连续无间断地测试方式，并且凭借测量厚度数据可靠、准确度高，无污染地特点，已经得到普遍地使用。
然而在线式红外测厚装置其检测方式较为单一，只能单独对隔膜厚度进行实时测量，而对理解整个锂电池隔膜的3D结构变化无能为力，这对分析隔膜变形等失效原因并无太多指导意义，本实验装置通过采用红外光分束镜，将红外光谱分为一束近红外透射光和一束远红外反射光，分别对隔膜进行检测，透射光能够得到锂电池隔膜的厚度信息，反射光能够测量得到隔膜的表面形貌信息，将厚度信息和表面形貌信息进行处理，从而建立锂电池隔膜的实时3D结构变化关系，这将有助于分析隔膜的物理特性和失效原因，指导隔膜工艺调整。
弥补在线式红外测厚装置检测项目单一问题缺陷，通过红外光分束镜，引入一束远红外光，从而对锂电池隔膜表面进行检测，得到其表面形貌性质。再结合所检测得到的厚度信息，实时标绘出锂离子电池隔膜的3D结构变化图。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于实时测试锂电池隔膜3D结构变化关系的装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于实时测试锂电池隔膜3D结构变化关系的装置，其包含红外激光发生器，红外光分束镜，透射光光敏接收模块和反射光光敏接收模块；保持红外激光发生器所生成的红外线为水平状态，红外光分束镜与红外激光发生器处于同一水平状态，其夹角与水平轴成45°，红外激光发生器距红外光分束镜中心的水平距离为L，红外光分束镜水平轴与隔膜在垂直方向上的距离为1.5L；透射光光敏接收模块与红外光分束镜维持在同一垂直线上，且透射光光敏接收模块与隔膜在垂直方向上的距离为0.5L；反射光光敏接收模块置于红外光分束镜右侧。
红外光分束镜水平轴与透射光光敏接收模块在垂直方向上的距离为2L。
反射光光敏接收模块距红外光分束镜中心的水平距离为L。
反射光光敏接收模块距隔膜在垂直方向上的距离为L。
本装置是通过如下方式实现的。一种全新的用于实时测试锂电池隔膜3D结构变化关系的装置，所述装置由一套红外激光发生器、红外光分束镜、透射光光敏接收模块、反射光光敏接收模块等部分组成。使用红外激光发生器生成一系列不同波长的红外光，通过分光器，将不同波长的光分开出来，具体为波长处于0.76～1.5μm的近红外光和波长处于1.5～400μm的红外激光。其中的近红外光由于波长较短，能够直接透射过锂电池隔膜，根据朗伯比尔定律：
I＝I0*10-KCb
I和I0分别是透射光强度和入射光强度，K是摩尔吸收系数，它由吸收材料特性和入射光波长λ决定。C是吸光物质的浓度，b为隔膜的厚度。在检测介质确定的情况下，K和C都是常数，因此只需要测出I和I0，并根据标准样品得到K和C，则可以直接计算得到隔膜厚度b值。另一束红外激光由于光波较长，在锂电池隔膜表面发生反射现象，该红外反射光最终被反射光光敏接收模块所检测到。通过信号处理模块，处理透射光光敏接收模块和反射光光敏接收模块所接收的红外光信号，得到所测试锂电池隔膜的厚度和表面信息，再将厚度和表面形貌信息进行处理，最终能够描绘出锂电池隔膜的3D变化结构。
与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：
本装置使用分光之后的一束红外透射光和一束红外反射光对锂离子电池隔膜进行检测，能够分别得到隔膜的厚度和表面形貌信息。
将隔膜厚度和表面形貌信息进行耦合处理，最终能够绘制出锂离子电池隔膜实时3D结构变化。
附图说明
图1是本实用新型的***光路结构图；
附图中的标记为：
1 红外激光发生器；
2 红外光分束镜；
3 反射光光敏接收模块；
4 隔膜；
5 透射光光敏接收模块。
具体实施方式
以下提供本实用新型一种用于实时测试锂电池隔膜3D结构变化关系的装置的具体实施方式。
实施例1
请参见附图1，一种用于实时测试锂电池隔膜3D结构变化关系的装置，其包含红外激光发生器1，红外光分束镜2，透射光光敏接收模块5和反射光光敏接收模块3；保持红外激光发生器所生成的红外线为水平状态，红外光分束镜与红外激光发生器处于同一水平状态，其夹角与水平轴成45°，红外激光发生器距红外光分束镜中心的水平距离为L，红外光分束镜水平轴与隔膜4在垂直方向上的距离为1.5L；透射光光敏接收模块与红外光分束镜维持在同一垂直线上，且透射光光敏接收模块与隔膜在垂直方向上的距离为0.5L；反射光光敏接收模块置于红外光分束镜右侧。
红外光分束镜水平轴与透射光光敏接收模块在垂直方向上的距离为2L。
反射光光敏接收模块距红外光分束镜中心的水平距离为L。
反射光光敏接收模块距隔膜在垂直方向上的距离为L。
本装置是通过如下方式实现的。一种全新的用于实时测试锂电池隔膜3D结构变化关系的装置，所述装置由一套红外激光发生器、红外光分束镜、透射光光敏接收模块、反射光光敏接收模块等部分组成。使用红外激光发生器生成一系列不同波长的红外光，通过分光器，将不同波长的光分开出来，具体为波长处于0.76～1.5μm的近红外光和波长处于1.5～400μm的红外激光。其中的近红外光由于波长较短，能够直接透射过锂电池隔膜，根据朗伯比尔定律：
I＝I0*10-KCb
I和I0分别是透射光强度和入射光强度，K是摩尔吸收系数，它由吸收材料特性和入射光波长λ决定。C是吸光物质的浓度，b为隔膜的厚度。在检测介质确定的情况下，K和C都是常数，因此只需要测出I和I0，并根据标准样品得到K和C，则可以直接计算得到隔膜厚度b值。另一束红外激光由于光波较长，在锂电池隔膜表面发生反射现象，该红外反射光最终被反射光光敏接收模块所检测到。通过信号处理模块，处理透射光光敏接收模块和反射光光敏接收模块所接收的红外光信号，得到所测试锂电池隔膜的厚度和表面信息，再将厚度和表面形貌信息进行处理，最终能够描绘出锂电池隔膜的3D变化结构。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。
Claims (4)
1.一种用于实时测试锂电池隔膜3D结构变化关系的装置，其特征在于，其包含红外激光发生器，红外光分束镜，透射光光敏接收模块和反射光光敏接收模块；保持红外激光发生器所生成的红外线为水平状态，红外光分束镜与红外激光发生器处于同一水平状态，其夹角与水平轴成45°，红外激光发生器距红外光分束镜中心的水平距离为L，红外光分束镜水平轴与隔膜在垂直方向上的距离为1.5L；透射光光敏接收模块与分束镜维持在同一垂直线上，且透射光光敏接收模块与隔膜在垂直方向上的距离为0.5L；反射光光敏接收模块置于红外光分束镜右侧。
2.如权利要求1所述的一种用于实时测试锂电池隔膜3D结构变化关系的装置，其特征在于，红外光分束镜水平轴与透射光光敏接收模块在垂直方向上的距离为2L。
3.如权利要求1所述的一种用于实时测试锂电池隔膜3D结构变化关系的装置，其特征在于，反射光光敏接收模块距红外光分束镜中心的水平距离为L。
4.如权利要求1所述的一种用于实时测试锂电池隔膜3D结构变化关系的装置，其特征在于，反射光光敏接收模块距隔膜在垂直方向上的距离为L。
Priority Applications (1)
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| CN201822165161.2U CN209541690U (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 一种用于实时测试锂电池隔膜3d结构变化关系的装置 |
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| CN (1) | CN209541690U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114279886A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-04-05 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂电池体积溶胀度测试装置及测试方法 |
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2018
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