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工业CT断层扫描应用:动力电池单体老化程度无损检测

   工业CT动力电池单体老化程度无损检测

  为探究动力电池在经过长周期循环后内部结构的演变情况,将1#样品在2C倍率下进行充放电循环,并在循环一定周数后暂停试验,放电至空电后对电池进行计算机断层扫描,分析其内部结构的变化。图3为测试样品计算机断层扫描纵截面图像。图3(a)~(d)分别对应新电池、循环周期为500、1000和2000周的电池。未经过循环的电池内部结构非常规整(图3(a)),能够观察到层状的卷绕电极以及电池中央的空隙。循环至500周(图3(b))时,能够观察到内部电极产生明显凸起,凸起主要集中于电池底部。循环至1000周时一侧电极的底端和上端均出现了凸起,循环至2000周时一侧凸起连接在一起,形成了更大的凸起,并在电极另一侧产生较小凸起。

蔡司工业CT

  图3 样品经过不同循环次数后的工业CT扫描图像(纵向截面)

  图4为测试样品计算机断层扫描横截面图像。图4(a)~(d)分别对应新电池、循环周期为500、1000和2000周的电池。在电池样品的横截面图中能够更好地观察到电池内部电极的卷绕结构,电池内部在循环过程中的形变也可以通过电池中心空隙的变化体现出来。如图4(a)所示,电池中心空隙呈规则的圆形,而随着循环的进行,圆形逐渐凹陷,在循环2000周后占据了电池中心2/3以上的面积,同样说明了随着循环的进行,样品内部结构出现了显著的形变。电极内部的大幅度形变会导致电池正负极分离,有效电化学反应面积减小,容量衰减,并具有发生内短路的隐患。

计算机断层扫描

  图4 样品经过不同循环次数后的工业CT扫描图像(横向截面)