超声检测固态电池界面接触质量的方法及系统与流程

本发明涉及一种方法及系统，尤其是一种超声检测固态电池界面接触质量的方法及系统。

背景技术：

1、固态电池内以固态电解质替代传统液态电解质，正负极与电解质之间为刚性固-固接触。与传统液态电池中电极被电解液充分浸润、接触自适应良好不同，固态电池的固-固界面存在两大核心质量瓶颈：

2、1）、界面接触不良：固-固界面缺乏自适应性，界面处存在微观空隙与局部脱层，实际接触面积远小于名义面积，导致界面阻抗急剧升高，循环过程中会随电极体积变化进一步恶化，易引发锂枝晶穿透、电池失效甚至热失控；

3、2）、致密度不足：固态电解质内部存在孔隙和裂纹，离子传输路径曲折，电阻增大，机械强度不足，无法抑制枝晶生长。

4、可以理解的是，在产线上对固态电池的界面接触质量进行无损、高效以及可量化的检测，是固态电池产业化落地的关键环节。超声检测作为无损检测技术，对固-气界面具有极高的灵敏度——气体声阻抗与固体/电解质相差数个数量级，空隙处超声波几乎被全部反射，透射信号急剧衰减，这一物理特性使超声成为界面接触质量检测的理想手段。

5、现有技术中，公开号为cn121275904a的申请公开了一种固态电池致密度及界面接触质量超声检测方法，其通过空间上的双通道分离（反射通道测界面、透射通道测致密度）实现两类缺陷的解耦，但进行缺陷检测时，无法区分缺陷类型：仅输出致密度连续值映射，无法将"界面接触不良"与"致密度不足"两类缺陷进行类型化区分与定位，难以满足产业中对界面接触质量的检测需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种超声检测固态电池界面接触质量的方法及系统，其能对固态电池内的界面接触状态进行有效检测，当一扫描点位置存在缺陷时，可判定扫描点位置的缺陷类型。

2、按照本发明提供的技术方案，一种超声检测固态电池界面接触质量的方法，所述方法包括：

3、提供待检固态电池，并对所述待检固态电池内的待检界面接触区域进行超声扫描，以获取待检区域超声扫描信息，其中，所述待检区域超声扫描信息至少包括待检区域超声透射信息，所述待检区域超声透射信息包括若干扫描点位置超声透射信号，每个扫描点位置超声透射信号与一扫描点位置对应；

4、对待检区域超声透射信息内的每个扫描点位置超声透射信号进行透射特征提取，以得到每个扫描点位置超声透射信号的待检透射特征信息，其中，

5、所述待检透射特征信息至少包括表征频率衰减状态的透射绝对衰减特征、表征相位偏离程度的透射相位畸变特征以及表征传播路径上散射体分布状态的透射包络散射统计特征；

6、当任一扫描点位置超声透射信号的透射绝对衰减特征存在异常时，则将与当前扫描点位置超声透射信号对应的扫描位置点判定为候选缺陷位置，此后，基于透射相位畸变特征以及透射包络散射统计特征判定候选缺陷位置的缺陷类型，其中，

7、当透射相位畸变特征表现为无局部非线性相位畸变，且透射包络散射统计特征表现为正常或均匀散射状态时，则将候选缺陷位置的缺陷类型判定为致密度不足；

8、当透射相位畸变特征表现为存在局部非线性相位畸变，或透射包络散射统计特征表现为分布偏移时，则将候选缺陷位置的缺陷类型判定为界面接触不良。

9、待检区域超声扫描信息还包括待检区域超声反射信息，所述待检区域超声反射信息包括若干扫描点位置超声反射信号，每个扫描点位置超声反射信号与一扫描位置点以及与所述扫描位置点对应的扫描点位置超声透射信号对应，其中，

10、判定一候选缺陷位置的缺陷类型时，还包括：

11、提取当前扫描位置点正对应的扫描点位置超声反射信号，并提取所述扫描点位置超声反射信号的待检反射特征信息，其中，

12、所述待检反射特征信息至少包括反射相位畸变特征、反射包络散射统计特征以及反射频谱重心偏移特征，

13、当透射相位畸变特征以及反射相位畸变特征均表现为无局部非线性相位畸变、透射包络散射统计特征以及反射包络散射统计特征均未表现为分布偏移，且反射频谱重心偏移特征表现为无显著偏移时，则将候选缺陷位置的缺陷类型判定为致密度不足；

14、当透射相位畸变特征、反射相位畸变特征中的至少一个表现为存在局部非线性相位畸变，或透射包络散射统计特征、反射包络散射统计特征中的至少一个表现为分布偏移，或反射频谱重心偏移特征表现为负偏移时，则将候选缺陷位置的缺陷类型判定为界面接触不良。

15、所述待检反射特征信息还包括反射绝对衰减特征，其中，

16、当一候选缺陷位置的缺陷类型被判定为致密度不足或界面接触不良时，则基于反射绝对衰减特征确定所述候选缺陷位置对应的缺陷深度位置。

17、提取扫描点位置超声反射信号的反射频谱重心偏移特征时，包括：

18、对扫描点位置超声反射信号进行stft变换，并计算生成所述扫描点位置超声反射信号的待检频谱重心；

19、计算待检频谱重心与参考频谱重心的差值，并将所述计算的差值作为反射频谱重心偏移特征；

20、当反射频谱重心偏移特征的绝对值小于预设中心偏移阈值时，则反射频谱重心偏移特征表现为无显著偏移；

21、当反射频谱重心偏移特征小于所述负的预设重心偏移阈值时，反射频谱重心偏移特征表现为负偏移。

22、判定任一扫描点位置超声透射信号的透射绝对衰减特征存在异常时，包括：

23、将每个扫描点位置超声透射信号的透射绝对衰减特征与透射绝对衰减阈值对比，其中，

24、当透射绝对衰减特征大于透射绝对衰减阈值时，则判定当前扫描点位置超声透射信号的透射绝对衰减特征存在异常，否则，判定当前扫描点位置超声透射信号的透射绝对衰减特征未存在异常；

25、所述透射绝对衰减阈值基于待检区域超声透射信息内所有扫描点位置超声透射信号的透射绝对衰减特征计算生成。

26、计算生成透射绝对衰减阈值时，包括：

27、

28、其中，为透射绝对衰减阈值，为一扫描点位置超声透射信号的透射绝对衰减特征，表示待检区域超声透射信息内所有扫描点位置超声透射信号的透射绝对衰减特征的均值，表示待检区域超声透射信息内所有扫描点位置超声透射信号的透射绝对衰减特征的标准差，为标准差权重。

29、对扫描点位置超声透射信号进行透射特征提取时，至少对所述扫描点位置超声透射信号进行fft变换处理，其中，

30、经fft变换处理后计算透射绝对衰减特征时，包括：

31、计算有效带宽内的透射频率衰减系数，此后将有效带宽内所有透射频率衰减系数的平均值作为透射绝对衰减特征。

32、经fft变换处理后计算透射相位畸变特征时，包括：

33、计算生成扫描点位置超声透射信号的频率-频谱传递函数；

34、提取频率-频谱传递函数的相位偏差，并将所提取的相位偏差作为透射相位畸变特征，其中，

35、当透射相位畸变特征内的一频率位置出现局部非线性畸变或频散特征，则所述透射相位畸变特征表现为存在局部非线性相位畸变；

36、当透射相位畸变特征内的相位呈现平滑状态时，则透射相位畸变特征表现为无局部非线性相位畸变。

37、对扫描点位置超声透射信号进行透射特征提取并生成透射包络散射统计特征时，包括：

38、提取所述扫描点位置超声透射信号的透射信号包络；

39、基于所提取的透射信号包络，计算nakagami分布形状参量，并将所计算的nakagami分布形状参量配置作为透射包络散射统计特征，其中，

40、当透射包络散射统计特征位于预设散射统计下限与预设散射统计上限间时，则透射包络散射特征表现为均匀散射状态；

41、当透射包络散射统计特征小于预设散射统计下限时，则透射包络散射特征表现为分布偏移；

42、当透射包络散射统计特征大于预设散射统计上限时，则透射包络散射特征表现为正常。

43、一种超声检测固态电池界面接触质量的系统，包括超声扫描装置以及与所述超声扫描装置电连接的检测处理器，其中，

44、通过超声扫描装置对待检固态电池内的待检界面接触区域进行超声扫描，以获取待检区域超声扫描信息，检测处理器采用上述的方法进行检测，以确定待检固态电池内待检界面接触区域相应的界面接触质量。

45、本发明的优点：对待检区域超声透射信息内的每个扫描点位置超声透射信号进行透射特征提取，以得到每个扫描点位置超声透射信号的待检透射特征信息，当任一扫描点位置超声透射信号的透射绝对衰减特征存在异常时，则将与当前扫描点位置超声透射信号对应的扫描点位置判定为候选缺陷位置，此后，基于透射相位畸变特征以及透射包络散射统计特征判定候选缺陷位置的缺陷类型；

46、此外，当利用一待检位置超声透射信号的透射绝对衰减特征判定一扫描点位置为候选缺陷位置后，还可利用与当前扫描点位置对应的扫描点位置超声反射信号进行界面接触质量的辅助检测，以能提高当前扫描点位置界面接触质量的精度与可靠性，从而能对固态电池内的界面接触状态进行有效检测，当一扫描点位置存在缺陷时，还可判定扫描点位置的缺陷深度。