锂离子电池极片涂层厚度在线测量系统.pdf

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1、２０１４年８月宇航计测技术Ａｕｇ．，２０１４第３４卷第４期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＭｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＶｏｌ．３４，Ｎｏ．４文章编号１：０００－７２０２（２０１４）０４－００１０－０５中图分类号：ＴＰ２７文献标识码：Ａ锂离子电池极片涂层厚度在线测量系统１１２１１李红民靳丽静于永新牛晓光李斌（１．山东建筑大学信息与电气工程学院，济南２５０１０１；２．天津大学计算机科学与技术学院，天津３０００７２）摘要锂离子电池极片涂层厚度的实时高精度测量是实现对锂电涂层厚度控制的前提。针对在生产过程中的锂离子电池极片涂层厚度动态、

2、非接触、高精度的测量要求，设计了一种基于非接触式电容传感器进行微位移测量的在线式测量系统。介绍了传感器结构及测量电路基本原理，搭建了适用于锂离子电池极片涂层厚度测量的硬件系统，开发了可用于数据采集、线性校正、数据记录的基于虚拟仪器技术的测试系统。经测试，该传感器的分辨力为０．１μｍ，现场长期运行证明该系统满足生产的测量要求。关键词涂层厚度电容传感器在线测量虚拟技术TheOn-lineCoatingThicknessMeasurementSystemforLithium-ionBatteryPolepieces１１２１１ＬＩＨｏｎｇ-ｍｉｎＪＩＮＬｉ-ｊｉ

3、ｎｇＹＵＹｏｎｇ-ｘｉｎＮＩＵＸｉａｏ-ｇｕａｎｇＬＩＢｉｎ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５０１０１；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２）AbstractＴｈｅｈｉｇｈ-ａｃｃｕｒａｃｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｎｌｉｔｈｉｕｍ-ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙｐｏｌｅｐｉｅｃｅｃｏａｔｉｎｇｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｓｔｈｅｐｒｅｒｅｑｕｉｓｉｔ

4、ｅｆｏｒｇｏｏｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｏｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｎｅｅｄｏｆｄｙｎａｍｉｃ，ｎｏｎｃ-ｏｎｔａｃｔａｎｄｈｉｇｈ-ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｉｎｇ，ｔｈｅｏｎｌｉｎｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｈａｔｂａｓｅｄｏｎｍｉｃｒｏｍｅｔｒｉｃｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｉｎｇｂｙｎｏｎ-ｃｏｎ-ｔａｃｔｃａｐａｃｉｔｉｖｅｓｅｎｓｏｒ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｉｒｃｕｉｔｏｆｓｅｎｓｏｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｓｙｓｔｅｍｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍ-ｉｏｎｂａｔｔｅｒ

5、ｙｐｏｌｅｐｉｅｃｅｃｏａｔｉｎｇｔｈｉｃｋｎｅｓｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｔｅｓｔｉｎｇｓｙｓ-ｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｄａｔａｓａｍｐｌｉｎｇ，ｌｉｎｅａｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎａｎｄｄａｔａｒｅｃｏｒｄｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｎｓｏｒｉｓ０．１ｕｍ．Ｂｙｌｏｎｇｒｕｎｎｉｎｇｉｎｍｅａｓｕｒｅ-ｍｅｎｔｓｃｅｎｅ，ｉｔｉｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｙｓ

6、ｔｅｍｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．KeywordsＣｏａｔｉｎｇｔｈｉｃｋｎｅｓｓＣａｐａｃｉｔａｎｃｅｓｅｎｓｏｒＯｎ-ｌｉｎｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＶｉｒｔｕａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ1引言率及稳定性的重要参数，锂离子电池极片涂层厚度实时高精度测量是实现对其控制的前提。厚度的在锂离子电池极片涂层厚度是评价锂电池工作效线测量主要是基于非接触测量方式，包括超声波测收稿日期：２０１３－１２－２７，修回日期：２０１４－０１－２０基金项目：国家科技重大专项资助课题（２０１１ＺＸ０４００２－０６２）作

7、者简介：李红民（１９６４－），男，副教授，博士，主要研究方向：精密仪器与测量。第４期锂离子电池极片涂层厚度在线测量系统·１１·［１］［２］［３］量法、射线测量法、光学测量法、电容式测量将传感器接入运算放大电路中，使两极板间距［４］法等。超声波测量法可以适应高温的环境，但具离转换为电压的变化，传感器作为反馈元件，由运算有探头能量转换效率低、装置体积大的缺点；射线测放大器的工作原理可知量法速度快、体积小的优点，但价格昂贵，对人体有CS１VO１＝－VS１（２）一定的辐射危害；光学测量法测量精度高，但对测量CT１环境（温湿度）较为敏感；电容式测量法结构简单、将式

8、（１）代入式（２），得精度高、响应快、零点漂移小等优点。利用电容原理CS１VS１