Controllo qualità per le celle di batterie con elettrodi

ZEISS EMOBILITY SOLUTIONS

Controllo qualità per gli elettrodi della batterie

Pulizia tecnica e analisi delle bave

Sicurezza delle batterie attraverso la pulizia e l’ispezione

Eliminazione della contaminazione da particelle e delle bave

La geometria e la composizione degli elettrodi situati all’interno delle celle delle batterie giocano un ruolo fondamentale per la sicurezza e l’efficienza. Gli anodi, i catodi e i fogli di separazione sono tutti tagliati o punzonati da fogli di rame rivestito, alluminio o carta isolante. I fogli di separazione nelle celle delle batterie sono impilati, idealmente senza alcuna sovrapposizione.

I materiali attivi delle batterie possono essere facilmente contaminati durante il trasporto e la produzione. Le particelle estranee superiori a 5 μm devono essere controllate per evitare problemi di sicurezza e soddisfare standard di qualità sempre più severi. Le soluzioni ZEISS per la pulizia tecnica identificano la causa della contaminazione nei componenti rilevanti dal punto di vista funzionale e aiutano a prendere più rapidamente la decisione giusta.

Le principali sfide qualitative per gli elettrodi delle batterie

Struttura dell’elettrodo

Microstruttura e segmentazione

I diversi processi di formulazione degli elettrodi possono avere un impatto sulla microstruttura dell’elettrodo e quindi sulle prestazioni della cella. La modellazione computazionale dei materiali sta diventando fondamentale per accelerare lo sviluppo di batterie e materiali.

In questa immagine, la segmentazione del materiale del catodo NMC (in basso), i dati di segmentazione delle particelle di colore (al centro) e il risultato della simulazione digitale del materiale (in alto) sono utilizzati per mappare i comportamenti di diffusione nel catodo della batteria agli ioni di litio NMC.

Produzione di elettrodi

Analisi delle bave e forma 2D

Quando gli elettrodi vengono tagliati per produrre batterie di dimensioni diverse, ciò può causare bave metalliche che compromettono le prestazioni della batteria. La sostituzione delle lame di taglio deve essere perfettamente temporizzata per bilanciare qualità e costi.

Le CMM ottiche multisensore ZEISS eseguono accurate analisi di laboratorio ad alta risoluzione degli elettrodi tagliati, mentre la metrologia ottica inline ZEISS monitora in tempo reale il taglio e l’impilamento degli elettrodi ad alta velocità. Il sistema di analisi delle bave ZEISS consente il rilevamento automatico delle bave nelle impostazioni di fabbrica.

Deformazione della cella della batteria

Identificazione e visualizzazione 3D

Le deformazioni causate dall’espansione termica e il comportamento termico della cella della batteria durante la carica e la scarica devono essere testati e valutati durante lo sviluppo della batteria.

L’espansione termicamente indotta di una cella della batteria può essere visualizzata con il sistema di telecamere 3D ARAMIS e il software ZEISS INSPECT Correlate.

Analisi delle particelle con le soluzioni ZEISS per la pulizia tecnica

Caratterizzazione della contaminazione critica per il processo

Contaminazione delle batterie dei NEV

Una sfida fondamentale per la qualità

Le batterie agli ioni di litio sono molto sensibili alla contaminazione nel processo di produzione. Qualsiasi contaminazione di particelle nella parte lavorata può influire sulla durata e sulla qualità della batteria. Le particelle di ferro situate all’anodo, al catodo o al separatore possono causare l’autoscarica della cella della batteria.
Analisi correlativa di particelle

Microscopia a due stadi

La pulizia tecnica è una procedura in due fasi che utilizza un microscopio ottico per esaminare il numero e le dimensioni delle particelle presenti, quindi utilizza un microscopio elettronico per confermare la composizione chimica e l’origine delle particelle. L’obiettivo è quindi quello di eliminare i guasti del sistema che potrebbero essere causati da queste particelle.
Errori di contaminazione nella produzione

Identificazione e analisi

Le particelle metalliche possono facilmente accumularsi durante il trasporto della batteria o durante il processo di produzione. Anche se sono piccoli, possono comunque causare problemi di sicurezza come un cortocircuito elettrico. La corretta identificazione e analisi di ogni particella metallica di dimensioni superiori a 5 μm è quindi fondamentale per la batteria.
Pulizia tecnica di ZEISS

La tua soluzione di qualità ideale

I microscopi ottici ZEISS possono essere combinati con il nostro software ZEISS Technical Cleanliness Analysis per l’analisi quantitativa delle particelle, mentre i microscopi elettronici a scansione ZEISS forniscono automaticamente la composizione chimica di ogni particella. ZEISS Correlative Particle Analysis stabilisce un flusso di lavoro avanzato per identificare la contaminazione delle particelle e trovarne la causa principale.

Ulteriori approfondimenti sul controllo qualità degli elettrodi per batterie

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Notevole precisione in tempo reale

Analisi degli elettrodi tagliati con ZEISS O-INSPECT
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Dall’acquisizione al rapporto: una questione di momenti

Analisi automatica dei difetti con Axio Imager 2
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Controllo e analisi vanno di pari passo

Analisi della composizione degli strati di batterie agli ioni di litio con ZEISS EVO 25
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Flusso di lavoro con ZEISS Xradia, ZEISS Crossbeam e ZEISS Orion

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