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島津CT助力鋰離子動力電池檢測

自2018年下半年以來,新能源汽車屢屢發(fā)生起火、自燃等動力電池安全事故,嚴重影響了消費者對新能源汽車的使用信心。前不久,工信部就新能源汽車動力鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量安全問題約談了多家新能源公司,要求對已銷售的產(chǎn)品開展自查自糾,針對產(chǎn)品質(zhì)量問題提出對策,并對動力電池的研發(fā)、生產(chǎn)、檢測和售后等各環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)梳理和整頓優(yōu)化。監(jiān)管機構(gòu)對于新能源行業(yè)的安全提出了更高要求,提升汽車動力鋰電池安全迫在眉睫。

 

 

      島津X射線微焦點CT對汽車動力電池從正負極材料到裝配好的電池都可以實行無損檢測,觀察正、負極材料內(nèi)部結(jié)構(gòu),確認顆粒尺寸分布,助推研發(fā)和品質(zhì)管控,也可以實現(xiàn)在充放電過程中進行原位測試,便于實行工藝優(yōu)化和控制。

 鋰離子電池電極3D像

本文展示島津CT在正極材料和負極材料觀測和尺寸測量方面的應(yīng)用,是為上篇。下篇將展示島津CT在成品電池觀測方面的應(yīng)用,以及充放電時的原位觀測。

正負極材料CT觀察

汽車動力鋰電池原材料現(xiàn)有主材主要有四種:正極材料、負極材料、隔離膜和電解液。X射線微焦點CT對汽車動力鋰電池原材料分析中,能夠清晰觀察正、負極材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)及測量尺寸,輕松確認組成顆粒的大小、顆粒大小的變化和厚度等。而正、負極材料中的顆粒尺寸大小、物相是否均一、粉體粒徑的大小及分布是否均勻決定了動力鋰電池的性能,因此用X射線微焦點CT觀察正、負極材料變得尤為重要。

島津inspeXio SMX-100CT

正極材料觀察及分析

通過掃描一塊長寬約為2mm的正方形的正極材料,得到MPR(多平面重建)圖像(圖1),可以觀察出正極材料具有顆粒狀結(jié)構(gòu)。

圖1  正極MPR圖像

再通過軟件對其尺寸測量,如圖2所示,表明組成顆粒大小都約為20μm,再通過3D圖像(圖3)顯示可以確認正極具有分層的結(jié)構(gòu)。

                                             圖2  正極尺寸測量圖像                                       圖3 正極3D  

負極材料觀察及分析

同樣通過掃描一塊長寬約為2mm的正方形的負極材料,得到MPR(多平面重建)圖像(圖4),可以觀察出負極材料具有魚鱗片狀結(jié)構(gòu)。

圖4 負極MPR圖像

再通過軟件對其尺寸測量,如圖5所示,石墨片長度約為100μm。圖6所示是負極的CT圖像3D顯示效果。在該圖中,石墨被涂成藍色,以區(qū)別于黃色的銅箔。通過這種方式,可以通過3D顯示效果來三維觀察負極。

                                                 圖5 負極尺寸測量圖像                                      圖6 負極3D圖像

 

島津微焦點X射線CT能夠無損觀察物品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。因此,可用于分析有缺陷的電池、比較合格和不合格的電池、比較充電或放電前后的電池狀態(tài)、評估循環(huán)測試期間的電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化等。在此示例中,使用了inspeXio SMX-100CT微焦點X射線CT系統(tǒng)觀察可充電鋰離子電池中的電極,并進行顆粒尺寸測量,進而為工藝優(yōu)化及質(zhì)量控制提供科學可靠的指導。

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