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蔡司X射线显微镜在锂电池行业的应用:解锁锂离子电池内部的奥秘

 在新能源和再生能源市场飞速发展的今天,锂离子电池由于其工作电压高、质量轻、能量密度大等优点受到各行业的青睐。随着技术的发展,其应用领域正在从笔记本、手机等小型消费电子走向电动汽车、航空航天、能源等大型机械。但是你曾想过了解一下锂离子内部的秘密呢? 往期我们谈了那么多三坐标测量机今天我们就来谈谈蔡司X射线显微镜,如果要根据应用具体细分的的话则是利用蔡司x射线显微镜观察锂离子电池的内部。

  锂离子电池部件分为正负极材料、电解液、隔膜和包装;目前研究难点在于提高寿命和能量密度,确保安全性能。

  得益于蔡司独有两级放大成像系统,蔡司Xradia Versa显微镜(XRM)在无损观察内部缺陷、正负极材料厚度、孔隙率的同时可以实现高分辨成像,这有助于企业和研究机构加速研发、提高生产效率和产品安全性能。

  封装电池内部缺陷检测

  蔡司X射线显微镜可用于封装样品内部缺陷无损检测,识别电池内部的缺陷、毛刺、杂质等质量问题,为优化工艺调整提供判断依据。

  封装卷绕时,卷成的电芯应紧密、不松散。隔膜和正负极卷得越紧,内阻越小,但卷得过紧时会造成极片与隔膜湿润困难,致使放电容量变小;卷得太松会使极片在充放过程中发生过度膨胀,增大了内阻,降低了容量,缩短了循环寿命。上图中在正极转弯处出现裂纹,这会对锂离子的嵌入和脱嵌产生影响。

蔡司显微镜

  正极材料孔隙率分析

  蔡司X射线显微镜可应用于电极材料孔隙率分析,协助提高电池能量密度。

  图为正极材料(18650镍酸锂)三维形貌,中间黑色部分为铝集流极;右图曲线为沿着箭头方向孔隙率与位置的关系。通过计算可以得出正极材料的平均孔隙率。

  老化效应分析(充放电性能分析)

  X射线显微镜可用于锂离子电池的寿命与老化分析,无损检测电池充放电循环前后内部结构变化。

  对18650镍酸锂电池充放电100次,经过循环后电池容量下降约6% 。

  使用蔡司X射线显微镜分别对电池充放电前后进行高分辨无损3D成像,可以观察到在经过充放电循环后,在电极材料外侧边缘出现裂纹,而在未循环电池中并未发现这些裂纹。

  新型亚微米级三维X射线成像系统

  基于高分辨率和衬度成像技术,蔡司Xradia Versa显微镜(XRM)大大拓展了亚微米级无损成像的研究界限。传统断层扫描技术依赖于单一几何放大,而XRM则采用光学和几何两级放大,同时使用可以实现更快亚微米级分辨率的高通量成像,最高空间分辨率可达到500nm。大工作距离下高分辨成像技术(RaaD)能够对尺寸更大、密度更高的样品(包括零件和设备)进行无损高分辨率3D成像。此外,可选配的平板探测器技术(FPX)能够对大体积样品进行快速宏观扫描,为样品内部感兴趣区域的扫描提供了定位导航。

  如您想了解更多关于蔡司显微镜的相关知识的可以致电我们的销售热线:0512-57566116,我司将竭诚为您服务。