“挑刺”專家—奧林巴斯DSX系列數(shù)碼顯微鏡
鋰離子電池作為21世紀(jì)發(fā)展的理想能源，受到越來越多的關(guān)注。但鋰離子電池在生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用過程中會出現(xiàn)某些失效現(xiàn)象，而且單一電池失效之后會影響整個(gè)電池組的性能和可靠性，甚至?xí)?dǎo)致電池組停止工作或其他**問題。近年來電動(dòng)汽車頻發(fā)的起火事故，引發(fā)大規(guī)模召回，責(zé)任主體波及國內(nèi)外制造商與電池企業(yè)。不僅讓涉事企業(yè)品牌形象受損，電池企業(yè)亦被要求承擔(dān)召回或更換電池的巨額費(fèi)用。常見的電動(dòng)汽車鋰電池主要以磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元鋰電池為主，動(dòng)力鋰電池與我們常見的電池一樣也分為正負(fù)兩極，其中所有的鋰離子都被保存到正極，而負(fù)極則是由石墨（碳）組成，在正負(fù)兩極之間則包括了電解液和隔膜。動(dòng)力鋰電池的放電過程就是鋰離子從負(fù)極到正極的移動(dòng)過程，而通過鋰電池的放電來為各種設(shè)備提供運(yùn)行所需的電能。
鋰電池失效成因
鋰電池失效現(xiàn)象分為顯性和隱性兩部分。顯性指的是直接可觀測的表現(xiàn)和特征,例如失效現(xiàn)場出現(xiàn)并可通過粗視分析觀察到的表面結(jié)構(gòu)破碎和形變,包括起火燃燒、發(fā)熱、鼓脹(產(chǎn)氣)、變形、漏液、封裝材料破損及畸變、封裝材料毛刺、虛焊或漏焊、塑料材質(zhì)熔化變形等。隱性指的是不能直接觀測而需要通過拆解、分析后得到的或者是模擬實(shí)驗(yàn)中所展現(xiàn)的表現(xiàn)和特征,例如通過實(shí)驗(yàn)室拆解檢測到的微觀失效等。
鋰電池失效過程中常有的隱性失效現(xiàn)象有正負(fù)極內(nèi)短路、析鋰、極片掉粉、隔膜老化、隔膜阻塞、隔膜刺穿、電解液干涸、電解液變性失效、負(fù)極溶解、過渡金屬析出(含析銅)、極片毛刺、卷繞(或疊片)異常、容量跳水、電壓異常、電阻過高、循環(huán)壽命異常、高/低溫性能異常等。
奧林巴斯DSX系列數(shù)碼顯微鏡顯微鏡涵蓋20-8200X的放大倍率，還可以利用該數(shù)碼顯微鏡的六種觀察方法，對各種樣品進(jìn)行觀察與測量。顯微鏡頭部和載物臺可以分別進(jìn)行± 90°的自由角度調(diào)節(jié)，從而滿足對各種復(fù)雜外形樣品的任意角度觀察。
數(shù)碼顯微系統(tǒng)在鋰電池檢測應(yīng)用
鋰電池極片上的毛刺會使得隔膜破損，導(dǎo)致電芯內(nèi)部短路而報(bào)廢，嚴(yán)重者還可能會出現(xiàn)**問題。因此，鋰電池極片的毛刺檢測便顯現(xiàn)的尤為重要。DSX1000檢測極片毛刺一般流程：先采用100倍實(shí)時(shí)觀察極片狀況，異常區(qū)域進(jìn)一步切換300倍、500倍、1000倍或更高倍率進(jìn)行毛刺判定與測量。
除毛刺檢測外，還廣泛應(yīng)用于極片缺陷分析、激光切割極片熔珠檢測、銅箔銅屑檢測、軟包電池檢測、隔膜殘留和異物檢測、注液口蓋帽表面分析及刀具檢測等多個(gè)檢測工序。
極片缺陷分析
極片開裂、掉料或偏移，極片表面多孔洞或疏松，將造成鋰電池能量密度降低，且容易引發(fā)**隱患。DSX1000通過300倍觀察極片，發(fā)現(xiàn)極片缺陷。
上：極片開裂檢測；中：極片掉料檢測；下：極片斷層檢測
激光切割極片熔珠檢測
激光切割技術(shù)通過高功率密度激光束照射切割的電池極片，局部溫度快速加熱至很高的溫度，迅速融化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)而形成孔洞。而隨著光束在極片上移動(dòng)，孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫，完成對極片的切割。但伴隨而來的問題是：巨大的激光熱影響片區(qū)及熔珠的產(chǎn)生。
銅箔檢測
負(fù)極基材銅箔在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生掉粉，采取專用膠帶粘黏，在顯微鏡下進(jìn)行觀測分析。
軟包電池檢測
制成的電池中極片相對位置的檢測，查驗(yàn)疊片工藝中極片是否出現(xiàn)錯(cuò)位。一旦錯(cuò)位數(shù)值超出一定比例，便會導(dǎo)致失效。
隔膜殘留和異物檢測
在失效分析過程中隔膜上會出現(xiàn)殘留、異物、缺陷等，從而需要進(jìn)一步檢測分析。
電池注液口蓋帽表面鋁屑檢測
注液口的封裝蓋帽是鋁制材料，在加工過程中可能會有鋁屑的掉落，導(dǎo)致穿刺等危害存在，從而引發(fā)**事故的發(fā)生。
定制化平臺
常規(guī)檢測中經(jīng)常會碰到大尺寸樣品，尤其是極片的毛刺檢測中，都是截取一段極片，從頭檢測至尾，因此我們可以提供大平臺的定制。此類方案已經(jīng)非常成熟地在動(dòng)力電池領(lǐng)域規(guī)模應(yīng)用。
通過上述的檢測應(yīng)用我們可以看出奧林巴斯DSX系列數(shù)碼顯微鏡堪稱“挑刺”專家！
DSX1000數(shù)碼顯微鏡易于使用，并提供一些自動(dòng)化功能，從而可確保經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員和剛?cè)胄械某鯇W(xué)新手都能快速、準(zhǔn)確地檢測和分析樣品。如果將數(shù)碼顯微鏡與我們的圖像分析軟件配套使用，還可以進(jìn)一步提高檢測工作流程的速度和效率。