Zajištění kvality bateriových článků s elektrodami

ZEISS EMOBILITY SOLUTIONS

Zajištění kvality elektrod baterií

Technická čistota a kontrola otřepů

Bezpečnost baterií díky čistotě a kontrole

Odstranění kontaminace částicemi a otřepů

Geometrie a složení elektrod umístěných uvnitř bateriových článků hrají významnou roli v bezpečnosti a účinnosti. Anody, katody a separační fólie jsou vyřezávány nebo lisovány z potažených měděných, hliníkových nebo izolačních papírových fólií. Separační fólie v bateriových článcích jsou naskládány na sebe, ideálně bez překrývání.

Materiály aktivní v bateriích se mohou během přepravy a výroby snadno kontaminovat. Cizí částice větší než 5 μm musí být zkontrolovány, aby se předešlo bezpečnostním problémům a byly splněny stále přísnější normy kvality. Řešení společnosti ZEISS pro technickou čistotu identifikují příčinu kontaminace funkčně relevantních komponentů a pomáhají rychleji přijmout správné rozhodnutí.

Klíčové výzvy v oblasti kvality elektrod baterií

Struktura elektrody

Mikrostruktura a segmentace

Různé postupy přípravy elektrod mohou mít vliv na mikrostrukturu elektrod a tím i na výkonnost článků. Počítačové modelování materiálů se stává klíčovým faktorem pro urychlení vývoje baterií a materiálů.

Na tomto obrázku jsou použity segmentace materiálu katody NMC (dole), data segmentace barevných částic (uprostřed) a výsledek digitální simulace materiálu (nahoře) k zobrazení difúzního chování v katodě lithium-iontové baterie NMC.

Výroba elektrod

Kontrola otřepů a 2D tvar

Při řezání elektrod pro výrobu baterií různých rozměrů mohou vznikat kovové otřepy, které zhoršují výkon baterií. Výměna řezných čepelí musí být dokonale načasována, aby byla zajištěna rovnováha mezi kvalitou a náklady.

Optické multisenzorové souřadnicové měřicí stroje ZEISS provádějí přesnou laboratorní kontrolu kvality řezaných elektrod ve vysokém rozlišení, zatímco optická inline metrologie ZEISS monitoruje vysokorychlostní řezání a vrstvení elektrod v reálném čase. Systém kontroly otřepů ZEISS umožňuje automatickou detekci otřepů v továrních nastaveních.

Deformace bateriových článků

Identifikace a 3D vizualizace

Deformace způsobené tepelnou roztažností a teplotním chováním bateriových článků během nabíjení a vybíjení musí být během vývoje baterií testovány a vyhodnoceny.

Tepelně indukovanou roztažnost bateriových článků lze vizualizovat pomocí 3D kamerového systému ARAMIS a softwaru ZEISS INSPECT Correlate.

Analýza částic pomocí řešení ZEISS pro technickou čistotu

Charakterizace kontaminace kritické pro proces

Kontaminace baterií NEV
Hlavní problém v oblasti kvality

Lithium-iontové baterie jsou velmi citlivé na kontaminaci během výrobního procesu. Jakákoli kontaminace částicemi v zpracovávaném dílu může ovlivnit životnost a kvalitu baterie. Částice železa nacházející se na anodě, katodě nebo separátoru mohou způsobit samovolné vybíjení baterie.
Korelační analýza částic
Dvoustupňová mikroskopie

Technická čistota je dvoufázový postup, který využívá světelný mikroskop ke zkoumání počtu a velikosti přítomných částic a následně elektronový mikroskop k potvrzení chemického složení a původu částic. Snaží se proto omezit pravděpodobnost selhání systému, která by mohla být způsobena těmito částicemi.
Chyby způsobené kontaminací ve výrobě
Identifikace a analýza

Kovové částice se mohou snadno hromadit při přepravě baterie nebo během výrobního procesu. Ačkoliv jsou malé, mohou způsobit bezpečnostní problémy, například elektrický zkrat. Správná identifikace a analýza všech kovových částic větších než 5 μm je proto pro baterii velmi důležitá.
ZEISS technická čistota
Vaše ideální řešení pro kvalitu

Světelné mikroskopy ZEISS lze kombinovat s naším softwarem ZEISS Technical Cleanliness Analysis pro kvantitativní analýzu částic, zatímco skenovací elektronové mikroskopy ZEISS automaticky poskytují chemické složení každé částice. ZEISS Correlative Particle Analysis zavádí pokročilý pracovní postup pro zjištění kontaminace částicemi a hledání příčiny.

Další poznatky o zajišťování kvality bateriových elektrod

Blokovaný obsah třetí strany

Video přehrávač je zablokován kvůli vaším předvolbám souborů cookie. Pro změnu nastavení a přehrátí videozáznamu klikněte na níže uvedené tlačítko a vyslovte svůj souhlas s použitím „funkčních“ sledovacích technologií.

Pozoruhodná přesnost v reálném čase

Kontrola řezaných elektrod se strojem ZEISS O-INSPECT
Blokovaný obsah třetí strany

Video přehrávač je zablokován kvůli vaším předvolbám souborů cookie. Pro změnu nastavení a přehrátí videozáznamu klikněte na níže uvedené tlačítko a vyslovte svůj souhlas s použitím „funkčních“ sledovacích technologií.

Od snímání k reportu během několika okamžiků

Automatická analýza vad s mikroskopem Axio Imager 2
Blokovaný obsah třetí strany

Video přehrávač je zablokován kvůli vaším předvolbám souborů cookie. Pro změnu nastavení a přehrátí videozáznamu klikněte na níže uvedené tlačítko a vyslovte svůj souhlas s použitím „funkčních“ sledovacích technologií.

Kontrola a analýza jsou propojené

Analýza složení vrstev lithium-iontových baterií pomocí mikroskopu ZEISS EVO 25
Blokovaný obsah třetí strany

Video přehrávač je zablokován kvůli vaším předvolbám souborů cookie. Pro změnu nastavení a přehrátí videozáznamu klikněte na níže uvedené tlačítko a vyslovte svůj souhlas s použitím „funkčních“ sledovacích technologií.

Pracovní postup s ZEISS Xradia, ZEISS Crossbeam a ZEISS Orion

Příprava a analýza baterií s pevným elektrolytem