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鋰離子電池、新一代電池的新觀察和分析

來(lái)源:基恩士(中國(guó))有限公司   2022年09月08日 16:53  

鋰離子電池、新一代電池的新觀察和分析

人們對(duì)于日趨小型、纖薄的電子設(shè)備、要求大容量和安全性的車(chē)載電池、住宅蓄電系統(tǒng)等需求的擴(kuò)大,使鋰離子電池成為重要的工業(yè)領(lǐng)域。鋰離子電池的蓄電容量和充電速度不斷提高,同時(shí)也存在發(fā)熱、冒煙、起火等不容忽視的風(fēng)險(xiǎn)。因此,在研發(fā)、*、品質(zhì)管理階段,確保安全性是人們需要解決的課題。
隨著鋰離子電池的改良及其性能的提高,各企業(yè)正在推進(jìn)新一代二次電池的開(kāi)發(fā)。下面將介紹有望普及和應(yīng)用的、具有代表性的新一代電池的種類和特點(diǎn)。然后總結(jié)在各公司展開(kāi)激烈競(jìng)爭(zhēng)的二次電池行業(yè)中存在的有關(guān)觀察和分析的課題。


有望普及和應(yīng)用的新一代電池

隨著EV(電動(dòng)汽車(chē))等用途范圍的擴(kuò)大,新一代二次電池需要擁有更大的容量和更高的安全性。該課題決定著今后業(yè)務(wù)的走向,因此各類大中小企業(yè)都積極參與到研發(fā)當(dāng)中。下面  將介紹代表性的新一代電池。

·鋰離子空氣電池

被認(rèn)為理論容量密度可超過(guò)1萬(wàn) Wh/kg,在實(shí)際試驗(yàn)中已確認(rèn)達(dá)到約600 Wh/kg。負(fù)極采用金屬鋰,但是由于金屬鋰容易析出,在與空氣中的水分發(fā)生反應(yīng)時(shí),會(huì)對(duì)安全性和特性造成負(fù)面影響,成為了現(xiàn)在面臨的課題。

 

·全固態(tài)電池

沒(méi)有鋰離子電池那樣的電解液,使用固態(tài)電解質(zhì)作為隔膜。優(yōu)點(diǎn)是形狀自由度高,不必?fù)?dān)心漏液。理論容量密度為2000 Wh/kg以上。這是理論上的值,現(xiàn)階段以500 Wh/kg以上為目標(biāo),推進(jìn)針對(duì)應(yīng)用的研發(fā)。充放電速度快,即使反復(fù)執(zhí)行充放電循環(huán),也不易劣化,因此這也是優(yōu)點(diǎn)之一。
固態(tài)電解質(zhì)有硫化物和氧化物。雖然前者具有優(yōu)秀的特性,但是在起火或浸水時(shí)有產(chǎn)生硫化氫的危險(xiǎn)。從可配備于電子設(shè)備的小型全固態(tài)電池開(kāi)始投入生產(chǎn)。

 

·新一代鋰離子電池

采用硅和石墨烯作為負(fù)極材料,在有效利用現(xiàn)有制造工序的同時(shí),以增加容量為目的進(jìn)行研發(fā)。通過(guò)更改電解液加速充放電過(guò)程也成為了備受關(guān)注的研究項(xiàng)目。

 

·鋰硫磺電池

理論容量密度為2500 Wh/kg,高于全固態(tài)電池,由于不采用鈷等高價(jià)材料,有望實(shí)現(xiàn)低成本、大容量的優(yōu)勢(shì)。不過(guò),它的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性低,充放電循環(huán)的特性惡化成為課題之一。

 

·鈉離子電池

容量密度與目前的鋰離子電池相同或略差,但是不需要稀有金屬,可使用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備,因此它具有低成本生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)。與現(xiàn)有的鋰離子電池相同,它也存在析出時(shí)反應(yīng)劇烈等安全方面的課題以及充放電造成的特性惡化。


提高鋰離子電池觀察、分析、評(píng)價(jià)效率的4K數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)的案例

近年來(lái),隨著數(shù)碼顯微系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步,解決了傳統(tǒng)顯微鏡的諸多課題,通過(guò)簡(jiǎn)單操作更快、更清晰地放大觀察二次電池的各個(gè)部位*。全新數(shù)碼顯微系統(tǒng)可顯著提高尺寸測(cè)量、污染物(異物)分析、利用圖像和數(shù)值數(shù)據(jù)制作報(bào)告等工作的效率。
*與本公司舊VH系列產(chǎn)品的比較

基恩士的超高精細(xì)4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”采用先進(jìn)的高分辨率HR鏡頭、4K CMOS、照明、圖像處理技術(shù)進(jìn)行清晰的圖像和尺寸測(cè)量,提高了二次電池的觀察、分析、評(píng)價(jià)的效率。
下面將介紹使用“VHX系列”進(jìn)行鋰離子電池的觀察、分析案例。


異物的計(jì)數(shù)(符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的清潔度分析)

“VHX系列”實(shí)現(xiàn)了符合汽車(chē)行業(yè)的清潔度標(biāo)準(zhǔn)ISO16232/VDA19的清潔度測(cè)量。配備精準(zhǔn)的自動(dòng)面積測(cè)量、計(jì)數(shù)功能,利用內(nèi)置的高功能照明,獲取高分辨率、大景深的圖像。即使工件上有凹凸部分,也可輕松地對(duì)污染物(異物)進(jìn)行高精度的計(jì)數(shù)和測(cè)量。
另外,在“詳細(xì)分析模式”中,只需從整體膜濾器圖像選擇各種污染物,即可自動(dòng)移動(dòng)載物臺(tái),并直接利用高倍率進(jìn)行詳細(xì)觀察。由此完成了比傳統(tǒng)顯微鏡更簡(jiǎn)單且更快的異物辨別*。并且,通過(guò)并用深度合成與3D高度測(cè)量,對(duì)凹凸形狀的目標(biāo)物也可進(jìn)行詳細(xì)觀察與三維尺寸數(shù)值化。
*與本公司舊VH系列產(chǎn)品的比較


異物的計(jì)數(shù).JPG


觀察隔膜劃痕

“VHX系列”的高分辨率(HD)感測(cè)頭可自動(dòng)切換鏡頭,無(wú)需更換鏡頭操作即可無(wú)縫地放大20倍至6000倍。此外,配備內(nèi)置照明(電動(dòng)光圈),并涵蓋明視場(chǎng)、暗視場(chǎng)、偏光、微分干涉(DIC)等多種觀察方法。可自動(dòng)應(yīng)對(duì)各種目標(biāo)物的觀察。
例如,難以觀察的隔膜表面細(xì)微劃痕,也可通過(guò)采用微分干涉技術(shù)的4K高分辨率圖像,簡(jiǎn)單快速地實(shí)現(xiàn)可視化。


隔膜劃痕.JPG


觀察負(fù)極材剝落

4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”具有大景深,因此可通過(guò)觀察位置整體對(duì)焦的清晰4K高精細(xì)圖像進(jìn)行觀察。
此外,內(nèi)置照明單元支持多種拍攝條件,即使光澤各異的材料混合在一起,也可清晰觀察。

并且,如果使用“多方位多功能照明功能”,只需按下按鈕,就可自動(dòng)獲取多方位照明條件下的數(shù)據(jù)??蓮闹羞x取合適觀測(cè)圖像,輕松獲得觀察圖像。未選擇的圖像也會(huì)被保存,因此可觀察不同照明條件下的圖像??蓮?fù)制過(guò)去觀察圖像的相同條件,觀察不同的個(gè)體,由此減少人為因素導(dǎo)致的觀察和評(píng)價(jià)偏差。


負(fù)極材剝落.JPG


觀察電池外殼焊接部

在封裝方型外殼的蓋子(封蓋、蓋板)等工序中,焊接品質(zhì)對(duì)確保鋰離子電池安全性來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

“VHX系列”實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)調(diào)細(xì)微形狀的全新觀察方法“Optical Shadow Effect Mode”。通過(guò)從不同方向照明時(shí)拍攝圖像的變化(對(duì)比度)進(jìn)行分析,可檢測(cè)出表面的微小凹凸,獲取接近SEM(掃描電子顯微鏡)的觀察圖像。
將該Optical Shadow Effect Mode圖像與顏色信息相重疊,可同時(shí)顯示凹凸信息和顏色信息,還可通過(guò)用不同顏色顯示凹凸信息(色差圖),簡(jiǎn)單易懂地將凹凸信息可視化。

此外,即使在觀察后,也可從保存的圖像中進(jìn)行凹凸形狀的3D測(cè)量及各種位置的輪廓測(cè)量。因此,當(dāng)日后需要做更詳細(xì)的分析時(shí),不必花時(shí)間去重新放置相同的樣品以及重復(fù)設(shè)置相同位置和觀察條件。
而且,如同電腦一樣,“VHX系列”可直接安裝表格計(jì)算軟件。獲取的觀察圖像和測(cè)量值可自動(dòng)存入統(tǒng)一格式的表格內(nèi),大幅減少制作報(bào)告所需的工時(shí)。


外殼焊接部.JPG


實(shí)現(xiàn)鋰離子電池、新一代電池的研發(fā)、*、品質(zhì)管理創(chuàng)新的4K顯微鏡

高精細(xì)4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”可輕松獲得4K高分辨率圖像*的清晰度,高精度測(cè)量二維和三維尺寸,以及通過(guò)污染物計(jì)數(shù)和分析獲取數(shù)值數(shù)據(jù)。它是一款強(qiáng)大的工具,可通過(guò)高精細(xì)圖像和定量的數(shù)值數(shù)據(jù),解決測(cè)量和檢測(cè)中存在的課題,大幅地提升作業(yè)效率。

加快從觀察和分析到評(píng)價(jià)、制作報(bào)告的一系列工作的速度,有效縮短工時(shí)。這樣便可實(shí)現(xiàn)快速的工作流程,在競(jìng)爭(zhēng)激烈的二次電池市場(chǎng)中占據(jù)重要的位置。

VH.jpg

如需了解“VHX系列的詳情,可通過(guò)電話、留言、在線咨詢等方式聯(lián)系我們,我們將竭誠(chéng)為您服務(wù)。












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