蔡司:别有洞天的动力电池微观世界

国际金属加工网 2020年05月25日

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电池在电动汽车的性能、续航里程和生命周期中起着重要作用。无论现在还是将来,安全性、使用寿命、性能和成本都是决定电池技术成功发展的关键因素。从研发到质量控制和生产中的每一步均需解决这些因素。从材料、电极、电池单元、模块到托盘,了解和控制电池特性是非常必要的。

为了对电池进行研究和质量控制,需要大量的成像、分析和测量工具。蔡司的光学显微镜电子显微镜、X射线显微镜、计算机断层扫描(CT)系统和三坐标测量机可以在不同精度级别下用于评估电池的结构、成分、缺陷、电气特性和尺寸特性,并建立这些数据之间的关联。蔡司技术通过提供这些相关数据,帮助进一步提高新能源汽车的电池安全性和性能。
接下来将从三个方面走进电池内部微观世界。

01安全:减少产品缺陷,提供电池安全性能

如何快速检测产品中可能导致电池失效的缺陷和杂质等问题?如何对电池做失效分析?

  • 蔡司光学显微镜高分辨大视野的特点,可以快速检测电池缺陷

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  • 对于特定的感兴趣杂质颗粒,可以结合电子显微镜进行重定位并快速分析组成成分

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  • 蔡司扫描电镜优异的低电压性能,在不喷金条下可以获得隔膜真实的高分辨微观形貌

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02性能:提高电芯的能量密度和离子传输效率

如何原位表征微观结构和电池电性能的关系?在研发设计中,如何获取电池材料和孔隙的三维形貌?如何优化微观结构设计来实现更佳的能量密度和充电效率?

  • 蔡司聚焦离子束显微镜提供高分辨三维数据,精确的识别和图像分割可实现对颗粒大小和分布进行统计和分析。

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  • 专业的锂电池分析软件,获取颗粒分布、孔隙率、扩散率和迂曲率等影响电池性能的关键参数。

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03寿命:提高电池循环寿命,减少老化效应

如何表征电池微观结构变化与老化效应之间的联系?

  • 采用蔡司的电镜可以对电池充放电前后内部材料的变化进行分析,进而研究影响电池性能的因素。

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同时也可以通过蔡司X-Ray显微镜进行非破坏同位非接触的方式,观察监测电池多次循环使用后的内部变化情况。

结语

在动力电池应用中,特征尺寸最大至数十微米,最小到数纳米。对于锂电池行业的研究,蔡司显微镜可以提供跨越多尺寸多模块的综合解决方案。蔡司显微镜在组装、电极材料以及隔膜等工艺环节都有广泛应用。

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(蔡司工业测量 )

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