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电动汽车电芯中微米级的残留物危害产品安全. 生产的电池越多, 在生产过程中检测这种颗粒污染的需求就更加迫切.

到目前为止,大规模生产的实际500购彩一直是徒劳的. 现在这种情况正在改变:一种新开发的检测系统有望解决这个问题. 这项技术背后的想法其实很简单.

颗粒污染会导致电池起火

小的原因, 影响很大:这句话完全适用于锂离子电池中的颗粒污染. 除此之外, 到目前为止,电动汽车的电池在极其罕见的情况下会自燃,正是这些微小颗粒造成的. 这是怎么发生的?

为了解释,500购彩来看看电池的结构. 它由许多薄片组成, 堆叠或缠绕电极箔:各一个阳极和一个阴极, 由分离层分隔. 中间的空隙充满了电解液. 当电池放电时, electrons flow through the contacts from the anode to the cathode; when they are charged, 这个过程是反过来的.

锂离子电池
锂离子电池在放电过程中的结构和操作

在叠加, the foil pieces are cut into rectangles with a laser; this produces particles - chips or splinters - in the micrometer-size range. 在生产线上,由于运输装置或其他机械部件的磨损,还会产生更多的颗粒. 杂质通过各种溶液去除,如真空或萃取. 然而,箔片上偶尔会残留颗粒.

如果这种导电粒子在10微米左右或更大, 它们可以穿透10-40微米厚的隔板. 然后锂离子通过分离器走了一条“捷径”:短路发生. 短路会点燃电池和火焰, 都比1,000摄氏度, 几乎不可能熄灭.

到目前为止,还没有可行的大规模生产的500购彩

在这方面,目前电动汽车电池的质量控制措施有哪些? 装配后, 对电池进行多次充放电,检查其电子性能. 然而,颗粒污染很少以这种方式检测到. 只要颗粒没有穿透分离器, 它们不是一个严重的问题,几乎不会影响当前的流量.

充电过程中有强电流流动, 加速和制动对电池产生物理作用力. 这导致粒子随着时间移动. 在最坏的情况下,它们最终击中了分离器,电池就凭空点燃了.

Particles of a few micrometers in size can be detected with industrial microscopes; corresponding solutions have been available for years. 但是这次检查时间太长了. 它只适用于检测单个物体,不适用于高速大批量生产.

这就是为什么制造商还没有对他们的电池进行颗粒污染测试,因为他们知道最坏的情况是极其罕见的. 不可否认:因为电动汽车的数量相对较少, 到目前为止,这个问题可以忽略不计. 在2021年,估计有一个 1700万辆电动汽车 在世界各地的路上.

但如果很快就会达到数亿美元, 小数点后第二或第三位也将开始发挥作用. 电动汽车电池中的颗粒污染可能成为真正的安全隐患, 包括汽车和电池制造商的负面报道和重大召回.

那时数以亿计的电动汽车将很快上路, 即使是罕见的生产缺陷也可能成为相关问题. 因此,制造商必须采取零缺陷策略. 颗粒污染的在线检测将很快成为电池生产的标准.
Dr. 彼得·丹尼尔 产品经理

新型粒子探测系统模拟人类行为

到目前为止,这个问题被接受还有另一个原因. 检测电池中的残留物是很困难的. 一方面,如前所述,粒子很小. 另一方面, 它们与周围环境的反差很小:它们是由与电池本身相同的材料制成的. 根据光照情况,粒子实际上是看不见的.

与此同时,电动汽车的电池生产还相当年轻. 几乎没有任何既定的质量保证标准, 制造商们也在进行试验并积累经验. So, 如何可靠地检测颗粒污染——用一种足够廉价和快速的方法进行大规模生产?

对于这个, VITRONIC, 图像处理专家工业图像处理专家, 开发了一种基于人类行为的方法. 例如,当一根针落在地上时,500购彩会从不同的角度“扫描”地板. 用一盏灯,500购彩试着在针上创造一个500购彩能发现的反射.

颗粒检测系统的摄像传感器就是基于这一原理工作的. 激光切割后,堆叠前, 相机传感器检查所有电极和分离器箔:它同时从不同角度拍摄几张图像, 每个都有不同的照明. 传感器的分辨率:3到10微米.

石墨阳极上的铝颗粒(左)3d显微镜,(右)线扫描相机

检测到的粒子是自动测量的. 此外,还可以从各种图像中获得材料和高度信息. 人工智能对探测到的粒子进行分类. 其他缺陷也可以被检测出来, 比如位置偏差, 边缘和切割缺陷, 或因运输引起电极表面缺陷.

检测系统可直接安装在生产线上. The sensor takes the images during the linear movement of the foils; the transport therefore does not have to be stopped. Thus, 该工艺适用于大批量生产中电池单体颗粒污染的连续检测. 该系统目前正在一个试点客户进行测试和优化,其他客户也将跟进.

结论

简而言之

  • 锂离子电池中的颗粒污染会造成短路并引发火灾.
  • 由于缺乏切实可行的解决办法,这个问题直到现在才被接受.
  • 一种新方法可用于大规模生产中可靠地检测电池单体的颗粒污染.

Summary

Quality assurance for e-car battery cells has been patchy to date; as production numbers increase, 这可能会成为一个问题. 一种新的颗粒检测工艺可以帮助制造商提高产品质量,消除安全风险.

理查德Moreth

理查德Moreth

VITRONIC电池和光伏生产战略顾问
E-Mail
Richard.Moreth@albanyhighcougar.com

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