高精度レーザー変位センサを用いたリチウム電池電極の厚さ測定

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出版社: Zoe

発表時間: 2024/7/19

概要

DADISICKが発表した高精度レーザー距離変位センサーGFL-GシリーズとGFL-Zシリーズは、最高分解能2μmで、ミクロンレベルまで到達できる分解能を持ち、変位、平坦度、高さ、厚さの測定に適しています。

リチウム電池電極の正確な厚さ測定を可能にする高精度レーザー変位センサー

電気自動車市場が拡大し続けるにつれて、リチウム電池の需要が増加しています。リチウム電池の製造プロセスでは、電極の厚さが電池の性能と安全性に影響を与える重要な要素です。したがって、リチウム電池の電極の正確な厚さ測定は、製造プロセスの重要な側面です。近年、高精度測定装置としてのレーザー変位センサーは、リチウム電池の電極の厚さ測定に広く使用されています。本稿では、リチウム電池の電極の厚さ測定におけるレーザー変位センサーの動作原理、適用シナリオ、測定方法、実験結果、および応用の展望を紹介します。

レーザー変位センサの動作原理

1. レーザー放射: レーザー変位センサーは、測定対象物に向けてレーザービームを放射します。
2. ビームの反射: ビームは物体の表面で反射します。
3. ビーム受信: センサーの光感応受信機は、通常は固定角度で反射ビームを捕捉します。
4. 三角測量法:この方法は、幾何学的三角測量の原理に基づいています。レーザービームはレーザー光源から放射され、レンズを通して測定対象物の表面に向けて照射されます。対象物の表面で反射されたレーザー光は、別のレンズを通して受信機によって捕捉されます。受信機上の反射光スポットの位置は、対象物の変位に応じて変化します。この位置の変化を分析することにより、センサーは幾何学的三角測量を使用して変位を計算します。
この方式は、反射光点の位置の微細な変化も検出できるため、マイクロメートルレベルの精度で測定でき、高精度な近距離測定に適しています。 ^{（レーザー距離センサーとレーザー変位センサーの違いについては、こちらをクリックしてください。）}

リチウム電池の電極の厚さ測定において、レーザー変位センサーは高精度の厚さ測定を実現するとともに、電極の表面プロファイルも検出できるため、生産工程における品質管理を強力にサポートします。

レーザー変位センサの測定方法

リチウム電池電極の厚さ測定において、レーザー変位センサの具体的な測定方法は次のとおりです。

厚さ測定:
まず、レーザー変位センサーをテストベンチに固定し、センサーと測定電極間の距離を調整して、レーザービームが電極の表面に正しく当たるようにします。次に、制御システムを操作してレーザー変位センサーで電極をスキャンし、各ポイントの変位データを記録します。変位データを処理および分析することで、電極の厚さ分布を決定できます。

精度校正:
測定精度を確保するには、レーザー変位センサーを定期的に校正する必要があります。一般的に、校正には標準参照ブロックを使用できます。標準参照ブロックをテストベンチに置き、レーザー変位センサーと参照ブロックの位置関係を調整して、レーザービームが参照ブロックの表面に垂直に当たるようにします。次に、制御システムを操作して、レーザー変位センサーで参照ブロックをスキャンし、変位データを記録します。これらのデータを分析および処理することにより、センサーの精度誤差を決定し、対応する調整と補正を行うことができます。

安定性チェック:
測定結果の信頼性を確保するには、レーザー変位センサーの安定性を定期的にチェックする必要があります。一般的に、安定性チェックには長期モニタリングを使用できます。レーザー変位センサーをテストベンチに配置して、固定された測定対象をスキャンし、一定期間の測定データを記録します。これらのデータを分析および処理することで、センサーの安定性エラーを決定し、対応する調整と補正を行うことができます。

レーザー変位センサを計測に使用する利点

実験結果と分析により、レーザー変位センサーはリチウム電池電極の厚さ測定において以下の利点があることがわかりました。

高精度:レーザー変位センサーの精度はミクロンレベル以上に達し、リチウム電池電極の厚さを高精度に測定できます。

非接触：レーザー変位センサーは非接触測定方法を採用しており、接触による傷や変形を回避し、接触による測定誤差を効果的に防止します。

高速測定:レーザー変位センサーは測定速度が非常に速いため、短時間で多数のサンプルを測定でき、生産効率が大幅に向上します。

高度な自動化:レーザー変位センサーを自動化生産ラインで使用すると、自動測定とデータ取得が実現し、人件費とエラー率が削減されます。

推奨レーザー変位センサー

GFL-Zシリーズレーザー変位センサ
検知距離	再現性	直線性	出力
30mm（±5）	10µm	±0.1%FS	アナログ / RS485
50mm（±15）	30µm		NPN / アナログ / RS485
100mm（±35）	70µm
200mm（±80）	200µm	±0.2%FS
400 mm (±200)	400µm / 800µm	±0.2%FS
レーザー変位センサの用途
レーザー変位センサーは、長さ、距離、振動、速度、角度などの物理量を正確に測定できる多目的測定ツールです。レーザー変位センサーは、小型部品の識別、コンベアベルトの監視、材料の重なり検出、ロボットの位置制御、液面の監視、厚さの測定、振動分析、衝突テスト、さまざまな自動車テストなどのアプリケーションで重要な役割を果たします。