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无损探伤仪应用案例

探伤仪是一种便携式工业无损探伤仪器,它能够快速便捷、无损伤、精确地进行工件内部多种缺陷(焊缝、裂纹、夹杂、折叠、气孔、砂眼等)的检测、定位、评估和诊断,既可以用于实验室,也可以用于工程现场。仪器能够广泛地应用在制造业、钢铁冶金业、金属加工业、化工业等需要缺陷检测和质量控制的领域,也广泛应用于航空航天、铁路交通、锅炉压力容器等领域的在役安全检查与寿命评估,它是无损检测行业的必备。便携式探伤仪已经成为现代社会工地现场测试的重要工具,而为便携式探伤仪提供高效、便携、轻便、充足的后备电源解决方案则是测试人员进行长期现场工作的重要保证。18650锂电池组因其自身所具备的特有优点,已经成为此类高科技测试仪器后备电源解决方案的首选。

一、探伤仪备用锂电池设计要求
由于探伤仪高电压及工作时间长的特点,设备本身的质量及保持供电的持续稳定尤为关键,这就要求其供电电源必须通过大容量单体锂电池的多串并组合来实现;在探伤仪工作过程中,大量宝贵的数据需要不断进行保存,因此必须提供精确的电池电量显示及报警系统以提示使用者对数据进行及时保存,以提高工作的有效性。本探伤仪备用锂电池方案采用智能化芯片,主机通过I2C通讯方式不断地读取智能芯片里的电量及相关重要数据,对电池进行时时监控以便提示使用者合理、及时地进行相关操作。我司方案中集成的三洋电芯具有高能量比、轻质量、小体积、高循环寿命、高安全、高电压、一致性好等优点,锂电池组设计输出过电流保护值12A,持续工作电流7A,荷电容量5000mAh,充分满足仪器的用电需求。

具体设计要求参数如下:
1)锂电池组型号设计要求:18650-3S2P/5000mAh/11.1V。
2)电路部分设计要求:
1、单节过充保护电压:4.35±0.25V
2、单节过充恢复电压:4.15±0.50V
3、单节过放保护电压:2.40±0.08V
4、单节过放恢复电压:3.00±0.10V
5、组合电池过流保护值(10ms):30~35A
6、组合电池过温保护值(可恢复):70±5℃
7、成品电池还具备短路、反充保护。
3)电池循环寿命设计要求:300~500次(国标充放电标准)
4)电池外型尺寸设计要求:参考电池外壳

二、探伤仪备用锂电池设计方案
1)智能电量计保护板(PCM):采用SBS智能电池管理系统,利用先进的电量计算原理时时精确计算出电池的电量,并通过SMBUS时时向主机报告电池的电量信息,同时向可充电智能电池组进行功能保护,由于锂电池本身的化学特性,需要提供过充、过放、短路、过流及过温等保护功能,以避免引起燃烧、爆炸等危险。
2)18650锂离子电芯/18650/2500mAh/3.7V Li-ion cell(SANYO)。
3)温度开关:主要针对温度保护功能设计。当电池本身的温度因其它异常问题达到70±5℃范围时,温度开关动作,进行温度保护。
4)场效应管(MOSFET):MOSFET管,在保护电路中起开关作用,永远使负载两端的电压不会升高也不会降低,保证电压稳定。
5)电池组封装(外壳)

无损探伤仪应用案例

当前主流锂电池使用液态电解质,这存在起火等安全隐患,且特定体积内能够储存的能量有限。但能解决这些问题的下一代固态锂电池仍存在很多尚未攻克的难题。八月二十一日,优秀学术期刊《Matter》刊登我国科学技术大学的马骋教授和他的合作者最新成果,他们提出来一种新策略,可以有效解决下一代固态锂电池中电极材料和固态电解质接触差这一关键问题,合成出的固态复合物电极展现出优异的容量和倍率性能。

用固态电解质替换传统锂电池中的有机液态电解质可以极大缓解安全问题,且有望突破能量密度的”玻璃天花板”。然而,主流电极材料也是固态物质。由于两种固态物质之间的接触几乎不可能像固-液接触那样充分,目前使用固态电解质的电池难以实现良好的电极-电解质接触,电池整体性能也并不令人满意。

“固态电池的电极-电解质接触问题就像木桶的短板。”马骋教授说,”近年来研究者们已经研发出多种性能优异的电极和固态电解质,但因为两者间难以实现良好的接触,锂离子的传输效率受到很大限制。”

马骋团队及其合作者的方法有望解决这个难题。通过对一种经典钙钛矿结构的固态电解质中的杂质相进行原子级观测,虽然杂质和固态电解质结构迥异,研究者却观察到他们的原子在界面处能以相互外延的形式排布。经过一系列细致的结构和化学分析,研究者发现这一杂质相和高容量的富锂层状物电极结构相同。换言之,上述经典固态电解质能够以一种高性能正极的原子结构为模板进行结晶,从而在原子尺度形成紧密的界面。

相比于通常使用的冷压方法,新方法可以在原子尺度实现固态电解质和电极的充分、紧密接触。图中原子分辨率的电子显微镜照片直接证实了这一紧密接触。”这是个惊喜。”文章的第一作者,我国科学技术大学的硕士研究生李富振说道,”在材料中存在缺陷本来是一个很平常的现象,平常到了大部分时候会被人忽略的程度。但是,在对它们进行了细致观测以后,我们发现了意料之外的外延行为,正是这一发现启发了我们用于改进固-固接触的策略。”

利用观察结果,研究者将成分和钙钛矿固态电解质相同的非晶粉末在富锂层状物颗粒的表面做成结晶,成功地在新复合物电极中实现两种固态材料间充分、紧密的接触。解决了电极-电解质接触问题,这种固-固复合物电极的倍率性能可以和和固-液复合物电极相媲美。更重要的是,研究者们还发现这种外延的固-固接触可以容忍很大的晶格错配,因此他们提出的策略可适用于多种钙钛矿固态电解质和层状电极。

“这项工作指明了一个值得探索的新方向。”马骋教授说,”将这种原理应用到其他重要材料中也许能开发出更好的电池性能,引出更加有意思的科学问题。我们对此相当期待。”研究团队将沿着这个方向继续探索,并将他们提出的策略应用到其他高容量、高电位的正极中。合作团队包括清华大学的南策文院士团队和美国AmesLaboratory的LinZhou博士等。《Matter》是Cell出版集团下新推出的旗舰学术期刊。

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