Количество используемых электромобилей или транспортных средств, работающих на батареях, продолжает расти быстрыми темпами. Несмотря на низкий уровень выбросов, небольшой расход топлива и низкую стоимость технического обслуживания электромобилей безопасность используемых в них батарей продолжает вызывать обеспокоенность.
Литий-ионные батареи, используемые для питания электромобилей и многих портативных электронных устройств, могут перегреваться при нарушении технологии изготовления или повреждении. В результате батарея может загореться или даже взорваться. Для предотвращения этих опасностей и обеспечения безопасности литиевых батарей по всему миру применяются различные стандарты и процессы контроля.
Одним из современных инструментов контроля безопасности литиевых батарей является промышленный микроскоп. В данной статье описывается, как разные промышленные микроскопы обеспечивают качественный контроль литий-ионных батарей для электромобилей.
Принцип работы литий-ионной батареи
Говоря простым языком, литий-ионная батарея представляет собой перезаряжаемый аккумулятор, который генерирует электрический ток, создаваемый движением ионов лития. Четыре основных компонента литий-ионной батареи включают катод, анод, электролит и разделитель.
- Катод — это положительный электрод (как правило, изготовленный из оксида металла), который является источником ионов лития. Он определяет мощность и напряжение батареи.
- Анод — это отрицательный электрод (обычно изготовленный из графита), который генерирует электрический ток путем накапливания и высвобождения ионов лития, мигрировавших от катода.
- Электролит выступает в роли проводника, обеспечивающего движение ионов лития между анодом и катодом.
- Разделитель (например, диафрагма) представляет собой тонкую мембрану, которая препятствует физическому контакту анода и катода. Этот барьер предотвращает прямой поток электронов (это важно для предотвращения короткого замыкания) и пропускает ионы лития через небольшие отверстия.
Если литиевая батарея разряжена, ионы лития перемещаются от анода к катоду. Процесс разрядки обеспечивает электроэнергию, необходимую для функционирования различных устройств. При подключении устройства к источнику питания начинается процесс зарядки, и направление движения ионов лития изменяется в противоположную сторону — от катода к аноду.
Надлежащее функционирование аккумулятора зависит от безопасности батареи. Элемент батареи, в котором произошло короткое замыкание, может вызвать пожар, взрыв и т. п. Загрязнение или повреждение на этапе производства также может сказаться на безопасности и производительности батареи. Поэтому на производстве батарей крайне важно создать тщательные процессы контроля.
Процессы контроля для обеспечения высокой производительности и безопасности литий-ионных батарей
Во время производства литий-ионных батарей контролер должен проверять различные компоненты, чтобы убедиться в отсутствии загрязнений и дефектов деталей. Такая проверка включает следующее:
1. Контроль заусенцев на пластине электрода
Прежде всего, необходим контроль заусенцев на электроде в процессе производства. Если заусенцы слишком длинные, они могут разорвать диафрагму, что приведет к короткому замыканию. Для предотвращения этого необходимо тщательно контролировать и измерять заусенцы на электродах. Также существенное влияние на производительность батареи может оказывать качество диафрагмы. Контролеры должны проверять диафрагму на отсутствие царапин и других дефектов.
В этом им могут помочь промышленные микроскопы. С помощью нашего цифрового микроскопа DSX1000 вы можете:
- исследовать заусенцы под разными углами и четко определять их характеристики, а также не пропустите ни одного дефекта;
- измерять заусенцы;
- использовать дифференциальный интерференционный контрастный метод (ДИК) для контроля царапин и других дефектов диафрагмы.
Исследование заусенца на пластине электрода с помощью цифрового микроскопа DSX1000
2. Контроль корпуса батареи и электродных пластин
После нанесения покрытия и разрезания электродов необходимо измерить с помощью микроскопа толщину электродного слоя.
Микроскоп DSX1000 имеет функции 3D-сканирования и измерения, которые обеспечивают высокую точность данных. С их помощью вы можете измерять толщину поперечного сечения электродной пластины, толщину каждого ее слоя и угол наклона поверхности.
3D-измерение поперечного сечения электродной пластины
Также для предотвращения загрязнения деталей металлическими примесями необходимо выполнять проверку промышленной чистоты корпуса батареи и электродных пластин. При разрыве промежуточных слоев в батарее металлические волокна могут вызывать короткое замыкание.
С помощью автоматической системы OLYMPUS CIX100 вы можете осуществлять контроль чистоты корпуса литиевой батареи и электродных пластин в реальном времени. Система быстро захватывает изображение загрязнения, а также определяет категорию и размер отдельных загрязняющих частиц. Поскольку система обнаруживает как отражающие (металлические), так и неотражающие частицы в рамках одного сканирования, вы можете быстро определить присутствие металлических волокон.
После завершения контроля для создания отчетов о соответствии требованиям необходимо нажать всего одну кнопку. Благодаря предварительно откалиброванной системе, механической стабильности и автоматическому управлению результаты являются точными ивоспроизводимыми.
Система контроля промышленной чистоты OLYMPUS CIX100
Пример контроля промышленной чистоты волокон с помощью системы OLYMPUS CIX100
Микроскопы и другие инструменты для обеспечения безопасности литий-ионных батарей
Описанные выше области применения демонстрируют важную роль, которую играют цифровые микроскопы и системы контроля промышленной чистоты в производстве литий-ионных батарей. Другие промышленные инструменты, в частности сканирующие лазерные микроскопы и портативные РФ-анализаторы также могут облегчить контроль и контроль качества во время производства литий-ионных батарей.
Чтобы узнать больше, посетите наш центр ресурсов по решениям для производителей литий-ионных батарей.
См. также
Микроскопы для производства литий-ионных батарей
Измерение шероховатости поверхности электродов литий-ионной батареи
Роль портативных РФА в цепочке поставок высокомощных литий-ионных аккумуляторов
Связаться с нами
