電池的使用范圍從便攜式電子設(shè)備到電動車輛和儲能。高效、可靠和安全的高性能電池的經(jīng)濟制造至關(guān)重要。對于電池組件而言，由于該行業(yè)仍然相對新興且正在不斷發(fā)展，因此質(zhì)量控制（QC）、故障分析（FA）和研發(fā)都很重要。
電池生產(chǎn)有多個步驟，如電極片制造以及單元組裝和精加工，都需要檢測和質(zhì)量控制。在質(zhì)量控制、 故障分析和研發(fā)過程中，需要從樣品制備到顯微鏡目視和化學分析等不同的解決方案。
電池電極片是如何制造的？
首先，將陽極和陰極的原材料混合，以產(chǎn)生均勻的漿料。然后使用這種漿料涂覆金屬箔，通常為銅或鋁，然后干燥。通過壓延達到所需的電極厚度。然后，將母卷切割成更小的卷材（子卷）。最后，真空干燥可去除任何殘留溶劑。
什么是電池單元組裝？
在單元組裝中，根據(jù)單元的幾何形狀，將單個組件（即陽極、陰極和隔膜）進行堆疊或卷繞。然后，在電極和端子之間形成電氣接觸。然后，將堆疊或卷繞插入單元外殼中。
電池單元后段加工工序是什么？
單元中填充有電解液。然后，在封閉電池單元之前，必須清除預(yù)充電過程中產(chǎn)生的氣體。最后，電池單元經(jīng)過自動化成形和老化過程，以獲得最佳電池性能。
電池生產(chǎn)的步驟是什么？
先進的電池生產(chǎn)包括 3 個主要步驟：
1
電極片制造
制備電極片時，將導電添加劑和粘合劑混合，然后用其涂覆電極薄膜，在壓延過程中壓縮，切割到合適的尺寸（分切），最后干燥以除去殘留水分。
2
電池單元組裝
其中陽極和陰極根據(jù)電池單元設(shè)計成形，例如圓柱形、棱柱形或袋狀（分離），然后進行堆疊或纏繞、焊接并插入填充有電解質(zhì)的外殼中。
3
電池單元后段工序
通過充電和放電循環(huán)（成形）進行電化學活化，以確保操作性能和穩(wěn)定性，然后進行脫氣、老化和最終測試。
電池電極片顯示出一個孔缺陷。使用暗場照明和徠卡復合顯微鏡采集的圖像。
電池電極片檢測
電極片是電池中最小單元的一部分，任何關(guān)鍵缺陷（如雜質(zhì)、涂層中的氣孔和邊緣波動）都會嚴重降低電池性能和可靠性。
此類缺陷可能導致短路，并對用戶造成安全風險。此外，由于易碎性增加，它們會妨礙處理電極片的能力。因此，在制造過程中對電極片表面和批量均勻性進行在線質(zhì)量控制和檢測非常重要。顯微鏡檢測可用于常規(guī)電極片質(zhì)量檢查、擴大生產(chǎn)線，并培訓人工智能系統(tǒng)檢測缺陷。
測量電池極片中孔缺陷的深度。使用徠卡復合顯微鏡記錄三維圖像。
電池的毛刺檢測
毛刺檢測很重要，因為在分切和電池組裝過程中，電極片邊緣產(chǎn)生的毛刺會損壞分離器并造成短路。毛刺也會導致熱失控，這種現(xiàn)象發(fā)生在充電期間電池的溫度控制出現(xiàn)故障時。熱失控會導致溫度持續(xù)升高，這可能導致電池組件分解，最終引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸。
高性能顯微鏡可用于檢測裝配過程中的毛刺，以最大限度地減少毛刺，幫助防止因熱失控和短路而導致電池降解。
電池電極片邊緣有毛刺（用紅色箭頭標記）。使用 DVM6 數(shù)碼顯微鏡拍攝的圖像。
電池組件的橫截面分析
高性能電池系統(tǒng)的開發(fā)和生產(chǎn)需要對組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行檢查。使用橫截面分析等先進技術(shù)。
此分析需要制備樣品橫截面和各種分析方法。由于零部件材料的軟脆特性，制備將富有挑戰(zhàn)。
高質(zhì)量的橫截面制備不能有明顯的碎屑（脆性材料）和污漬（軟性材料）。在真空或受控環(huán)境中處理和制備樣品數(shù)小時至關(guān)重要。分析應(yīng)快速可靠地提供結(jié)果。提供這些優(yōu)勢的解決方案包括：
機械研磨、拋光和銑削，以及離子束銑削系統(tǒng)
保持真空或受控環(huán)境的樣品處理或傳送系統(tǒng)
高性能光學顯微鏡（也可與激光光譜結(jié)合使用）
電池生產(chǎn)的清潔度分析
電池生產(chǎn)過程中的顆粒污染會導致短路和過熱，從而導致電池性能差、使用壽命短甚至故障。
因此，在零部件制造和組裝過程中，顆粒檢測和消除是質(zhì)量控制的關(guān)鍵部分。為了在電池生產(chǎn)過程中進行高效的質(zhì)量控制，應(yīng)實施穩(wěn)健的清潔度分析流程。
光學顯微鏡可提供快速準確的清潔度分析解決方案。為了進行視覺和化學評估，需要使用光譜法進行顯微鏡檢查。
電池生產(chǎn)過程中的清潔度分析：使用徠卡復合顯微鏡和 Cleanliness Expert 軟件進行分析的濾光片上銅（Cu）顆粒的圖像。
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