{"id":3923,"date":"2023-05-18T12:26:03","date_gmt":"2023-05-18T12:26:03","guid":{"rendered":"https:\/\/www.publiteconline.it\/controlloemisura\/?p=3923"},"modified":"2023-05-18T13:21:54","modified_gmt":"2023-05-18T13:21:54","slug":"raggi-x-lispezione-delle-batterie-al-litio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/controlloemisura\/raggi-x-lispezione-delle-batterie-al-litio\/","title":{"rendered":"Raggi X: l\u2019ispezione\u00a0delle batterie al litio"},"content":{"rendered":"\n

Hamamatsu Photonics<\/a> ci porta nel mondo dell\u2019ispezione dei raggi X, per garantire la qualit\u00e0 delle batterie al litio e migliorare la resa\u00a0dei processi produttivi. Scopriamo le combinazioni fra sorgenti\u00a0e telecamere con tecnologia TDI utilizzate.<\/h2>\n\n\n\n

Grazie agli sforzi globali per ridurre le emissioni di anidride carbonica, si sta diffondendo velocemente l\u2019elettrificazione dei veicoli. I veicoli elettrici montano batterie al litio (LiBs) ad alta capacit\u00e0 e schede di controllo, via via sempre pi\u00f9 richieste. Questi componenti sono alla base della sicurezza dei veicoli, e sta crescendo l\u2019interesse per tecnologie di ispezione a raggi X, per assicurarne la qualit\u00e0 e migliorare al tempo stesso la resa dei processi produttivi. In questo contesto, le prove non distruttive basate sui raggi X offrono una rapida soluzione per esaminare le caratteristiche interne delle batterie al litio direttamente in linea di produzione. Risoluzioni molto alte, dell\u2019ordine di pochi micrometri, e alte sensitivit\u00e0 sono cruciali per identificare i difetti delle LiBs e garantire una migliore qualit\u00e0 e sicurezza di questi oggetti. Hamamatsu Photonics mette a disposizione un\u2019ampia gamma di prodotti adatti all\u2019ispezione non distruttiva con raggi X, che comprende sia sorgenti a raggi X sia i rivelatori, come mostrato nella Figura 1.<\/p>\n\n\n

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Figura 2: schema esemplificativo del meccanismo del time-delayed-integration (TDI).\n<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

L\u2019impiego di sorgenti microfuoco<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Per quanto riguarda gli emettitori di raggi X, Hamamatsu Photonics fornisce nello specifico delle sorgenti microfuoco (MFX). Le MFX hanno una macchia focale da cui vengono emessi i raggi X di dimensione dell\u2019ordine di alcuni micrometri, permettendo l\u2019acquisizione di immagini a raggi X ad alta definizione con sfocature minime (effetto di penombra trascurabile), anche in condizioni di magnificazione geometrica fino a mille volte. Sono disponibili modelli sia di tipo sigillato sia in versione open-type, con tensioni dei tubi a raggi X da 20 a 300 kV, e generatore di alta tensione integrato. La dimensione minima della macchia focale corrisponde a 0,25 \u00b5m per i modelli open-type, e 2 \u00b5m per quelli sigillati. Ecco due esempi di modelli di sorgenti MFX sigillate adatte all\u2019ispezione di LiBs: L9181-02 con 130 kV di tensione massima di funzionamento, e 5 \u00b5m di dimensione della macchia focale (a 4 W) per l\u2019ispezione di batterie cilindriche; L14351-02 con un range di tensione del tubo raggi X tra 40 e 180 kV e alta potenza (90 W), per l\u2019ispezione di batterie pi\u00f9 grandi. Le prestazioni ottimali delle sorgenti microfuoco sono ottenute combinando questi prodotti con telecamere per raggi X ad alta risoluzione e alta velocit\u00e0, caratterizzate dalla tecnologia denominata \u201cTime Delay Integration\u201d (TDI).<\/p>\n\n\n

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Figura 3: esempio di ispezione in linea di batterie al litio cilindriche.\n<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

L\u2019utilizzo di telecamere TDI<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Il TDI \u00e8 una tecnologia di scansione in cui un sistema di trasferimento dell\u2019immagine produce un segnale video continuo di un oggetto in movimento, tramite l\u2019utilizzo di un insieme di array di sensori lineari allineati e sincronizzati con il movimento dell\u2019oggetto da ispezionare (Figura 2). Mentre l\u2019immagine si muove da una linea all\u2019altra, la carica integrata nel sensore si muove insieme ad essa garantendo, a parit\u00e0 di dose di raggi X, una sensitivit\u00e0 pi\u00f9 alta rispetto a telecamere lineari standard a singola linea. Con la serie di telecamere TDI per raggi X C12300 di Hamamatsu Photonics si possono ottenere immagini ad alta risoluzione per ispezioni in linea di produzione grazie al pixel da 48 \u00b5m, e alla capacit\u00e0 di ottenere immagini non distorte senza fermare l\u2019oggetto in movimento. Inoltre, l\u2019ampia area attiva fino a 293,4 mm permette l\u2019ispezione di ogni tipo di batterie, dalle pi\u00f9 piccole alle pi\u00f9 grandi.<\/p>\n\n\n

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Figure 4: ispezione di diverse tipologie di batterie al litio.\n<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Ispezione di ogni tipo di batteria<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Entrando maggiormente nel dettaglio, esistono diversi tipi di batterie al litio, a seconda dei materiali che le costituiscono, ad esempio nella composizione chimica degli elettrodi, e in base alla loro forma. Le tre principali tipologie di forme di batterie al litio, cilindriche, quadrate o prismatiche e \u201cpouch\u201d o laminate, differiscono per la struttura interna degli elettrodi, che pu\u00f2 essere impilata o ad avvolgimento. Dato che il metodo di ispezione ottimale \u00e8 diverso per ogni tipologia di batteria al litio, la scelta della tecnica di ispezione \u00e8 fondamentale nel controllo qualit\u00e0 delle LiBs. Un esempio di ispezione in linea di produzione di batterie al litio cilindriche con un sistema composto da una MFX e una camera raggi X TDI (Figura 3). Come abbiamo accennato in precedenza, tutte le telecamere TDI della serie C12300 possono acquisire immagini non distorte nella direzione di trasporto degli oggetti. Questa caratteristica pu\u00f2 essere sfruttata per misurare con alta precisione la posizione degli elettrodi in batterie con celle \u201cpouch\u201d, scansionandole nella direzione di laminazione (Figura 4A). Inoltre, il modello C12300-121 pu\u00f2 acquisire immagini a una velocit\u00e0 di scansione massima di 50 kHz. L\u2019alta velocit\u00e0, unita all\u2019area attiva di 7 cm, \u00e8 ideale per ispezioni di grandi quantit\u00e0 di oggetti che scorrono in modo continuo, come nelle linee di produzione di batterie al litio cilindriche (Figura 4B). La posizione degli strati di materiale che compongono gli elettrodi pu\u00f2 essere misurata precisamente anche in batterie ad avvolgimento di tipo prismatico. Queste batterie hanno generalmente delle dimensioni pi\u00f9 consistenti, e richiedono che l\u2019ispezione venga effettuata con raggi X a energie pi\u00f9 alte, che possono attraversare pi\u00f9 facilmente l\u2019oggetto. Il modello di camera TDI C12300-323 \u00e8 compatibile con tensioni del tubo raggi X fino a un massimo di 180 kV, necessari per questa tipologia di ispezione (Figura 4C). Infine, non solo il prodotto finito, ma anche i materiali grezzi o semilavorati possono essere ispezionati durante il processo di produzione. Un esempio \u00e8 dato dal riconoscimento di contaminanti nei fogli di materiale che andranno a costituire il catodo (Figura 4D). In questo caso, siccome per i fogli di materiale sottile sono richieste basse energie di raggi X, il miglior candidato per l\u2019ispezione \u00e8 il sensore C12300-461B, che ha una sensitivit\u00e0 pi\u00f9 elevata a basse tensioni del tubo a raggi X (<40-50 kV).\u00a0In aggiunta, i sensori che compongono l\u2019area attiva della camera sono disposti in una configurazione a zig zag, in modo da annullare le zone morte e poter identificare contaminanti molto piccoli, con dimensioni di appena pochi micrometri.\u00a0Hamamatsu Photonics Italia pu\u00f2 effettuare delle prove non distruttive tramite raggi X, acquisendo delle immagini di test su campioni di prodotti e materiali usando diverse sorgenti a raggi X, sensori e telecamere per effettuare una valutazione preliminare delle richieste del cliente.\u00a0L\u2019esperienza maturata in molti anni nel campo dei raggi X, permette all\u2019azienda di introdurre il cliente ai dispositivi pi\u00f9 adatti, e di proporre le soluzioni ottimali con suggerimenti sull\u2019acquisizione delle immagini.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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