حلول التطبيقات المتكاملة متعددة المستويات ومتعددة الوحدات لصناعة بطاريات الليثيوم ( الإلكترونيات الضوئية المشتركة ) :

شارك في تمكين زايس ضوء المجهر ، المجهر الإلكتروني ، مجهر الأشعة السينية

مقدمة : حجم التحدي في تطوير وإنتاج بطاريات الليثيوم

باعتبارها الناقل الرئيسي من صناعة الطاقة الجديدة ، بطاريات ليثيوم أيون> 300 واط / كيلوغرامضمان السلامة ( على سبيل المثال ، الحرارية هارب قمع ) و الحياة الأمثل ( على سبيل المثال ، دورة> 5000تعتمد اعتمادا كبيرا على دقة فهم المجهرية ، مكونات العيوب والشيخوخة الآلية . ومع ذلك ، فشل التحليل أو الأداء الأمثل لبطاريات الليثيوم تواجه عادة“مشكلة المقاييس" . . .من macroscopical حزمة بطارية وحدة العيوب ( ملليمتر ) إلى القطبوالمجهرية ( ميكرون ) من الغشاء ، ثم إلى واجهة بين الجسيمات النشطة و حدود الحبوب ( نانومتر ) ، واحدة من تقنيات توصيف لا يمكن تلبية متطلبات سلسلة كاملة .

المجهر الضوئي ، المجهر الإلكتروني ، المجهر الضوئيإكسمجهر أشعة )XRMمتعدد وحدة حل شامل " الجمع بين استخدام الكهروضوئية " هو عرض من خلال سرعة تحديد المواقع من المرايا البصريةXRMغير تدميري تحليل هيكل ثلاثي الأبعاد ، وارتفاع القرار تحليل مقياس النانو المجهر الإلكتروني ، عبر مقياس التعاون بين هذه العناصر الثلاثة قد تحققت ." وهذا الأسلوب يوفر الدعم التقني الرئيسي للبحث والتطوير والإنتاج وخدمة تقييم بطاريات الليثيوم .

زايس حلول الصناعة

المجهر الضوئي : أول شبكة فحص العيوب العيانية

في إنتاج بطارية ليثيوم أيون ، macroscopical العيوب ( على سبيل المثال ، القطب لدغ ، والتعبئة والتغليف ، التبطين ، المسألة الخارجية التلوث ) هي العوامل المباشرة التي تؤدي إلى دائرة كهربائية قصيرة و فقدان السيطرة على الحرارة . زايس المجهر الضوئيأكسيو زوم. V16المجهر الرقميأجهزة Axio Imagerسلسلةارتفاع القرار ( البصرية الطائرة القرار )0.7 ميكرومعرض كبير ( أقصى قطر الحقل )≥23mmإضاءة مرنة ( حقل مشرق )وحقل مظلموالضوء المستقطب (باعتبارها جوهر التفوق ، أصبح خط الانتاج ومراقبة الجودة“عين ." ومنتدى

أكسيو زوم. V16المجهر الرقمي

تطبيق نموذجي المشهد :

عيب الكشف عن تصنيع القطب قطعةيموت قطع / قطع الليزر عملية القطبين الإيجابي والسلبي ، مرآة البصرية يمكن مسح حافة القطبين بسرعة ، تلقائيا تحديد حجم لدغ ( طول / عرض / زاوية ) من خلال تباين عالية التصوير ( على سبيل المثال ، الحقل المظلم نمط تعزيز انعكاس الفرق بين لدغ و الركيزة ) مع دقة submicron . . . . . . . على سبيل المثال ، دينامية بطارية ليثيوم أيون يتطلب أن طول لدغ من القطب قطعة أقل من 50 ٪ من سمك الغشاء ( سمك الغشاء التقليدية 12-16 μ م ، المقابلة لدغ تحتاج أقل من 6-8 μ م ) .

فحص جودة التعبئة والتغليفالألومنيوم فيلم من البلاستيك التعبئة والتغليف ، التعبئة والتغليف أسطواني البطارية ، مرآة البصرية يمكن الكشف عن فقاعات الهواء على حافة التعبئة والتغليف ، والطبقات ( مثل الألومنيوم فيلم من البلاستيك )PPو رقائق الألومنيوم طبقة ، ورقة القطبية أضعاف وهلم جرا . من خلال الإضاءة المستقطبة ، واجهة من مواد مختلفة يمكن تمييزها بوضوح ( على سبيل المثال ، الفرق بين مؤشر الانكسار من رقائق الألومنيوم ، فيلم البوليمر ) ، عملية التعبئة والتغليف المعلمات ( مثل درجة الحرارة الختموالضغط

المواد الأجنبية والتلوث التعريبفي القطب قطعة طلاء أو الجمعية الأساسية ، ضوء مرآة يمكن بسرعة تحديد الجسيمات المعدنية ( مثل الحديد الخردة ) ، والغبار وغيرها من المسائل الخارجية ، جنبا إلى جنب مع لون التصوير لتسجيل موقف عيب ، من أجل متابعة المجهر الإلكتروني أوXRMنقطة ثابتة في التحليل .

تحليل غير طبيعي من لوحة القطبية تكسير

مجهر الأشعة السينية ( XRM ) : غير المدمرة هيكل ثلاثي الأبعاد " منظور العين "

بعد macroscopical عيب التعريب ، المجهرية ( على سبيل المثال ، المسامية الكهربائي ، غشاء توزيع المسام ، الجسيمات كسر الدولة ) في البطارية يجب أن يكون مزيد من التحليل . زايسXRMمثلإكسراديا فيرسا 520/630سلسلةضياع ، وارتفاع القرار50 نانومترالمقاييس التصوير المستمرتحليل هيكل الداخلية من بطارية ليثيوم أيون .“الأدوات الأساسية" ومنتدى

إكسراديا 630 فيرساسلسلة

القيم الأساسية والتطبيقات النموذجية :

غير المدمرة اختبار حزمة البطاريةصورة ثلاثية الأبعاد من الانتهاء من البطارية ( بما في ذلك حزمة مرنة ، أسطواني ، مربع شل ) دون تفكيك يمكن التعرف مباشرة على العيوب الداخلية جزءا لا يتجزأ من مثل الشقوق الصغيرة ( التي يمكن أن تؤدي إلى عرقلة نقل أيونات الليثيوم ) حول القطب الموجب في اللف الأساسية ، الشوائب المعدنية في الحجاب الحاجز ( مثل قطع الخردة المتبقية ) ، التبطين بين القطب قطعة جامع الحالية ( التي تؤثر على التوصيل الإلكتروني ) . ملليمتر عمق الاختراق ( التقليدية 1-10mm ) XRM يوازن بين " المراقبة الشاملة " و " التقاط التفاصيل " مع ميكرون القرار ( ماكس 0.5 ميكرون ) .

قطب كهربائي ' .والتحليل الكمي هيكل الحجاب الحاجزمن خلال إعادة الإعمار 3D ، يمكن حساب المواد الكاثودNCMالليثيوم الثلاثيتوزيع المساميةعلى طول عموديوالفرق في اتجاه القطب الموازي صحائفكسر درجةالكراك الكثافة على حافة الجسيمات بعد التداولالمسامية و تعرج( تؤثر على كفاءة نقل أيونات الليثيوم ) . على سبيل المثال ، تشير الدراسات إلى أن مسامية الغشاء هو أقل من30%المقاومة الداخلية للبطارية يزيد بشكل ملحوظ عندما يكون هناك الكثير من التقلبات .XRMهذه المعايير يمكن أن تكون مباشرة كميا لتوجيه اختيار الحجاب الحاجز أو عملية الطلاء الأمثل .

دينامية تتبع آلية الشيخوخة: تلف البطارية قبل وبعد الدورة الدمويةثلاثي الأبعادعلى النقيض من ذلك مع التصوير ، يمكن للمرء أن يرىنمو الكراك( على سبيل المثال ، كسر التدريجي من الجرافيت القطب السالب الحافة ) ، ومسحوق الجسيمات ( مما يؤدي إلى فقدان المواد الفعالة ) ، والتوزيع المكاني من معدن الليثيوم ترسب ( شجيري النمو ) . ملزمة في الموقعXRMالتكنولوجيا ( مثل زايسإكسراديا 520 فيرساوعلاوة على ذلك ، فإن التغيرات في حجم المواد الكهربائي أثناء الشحن والتفريغ ، مثل معدل التوسع> 300%تسبب انهيار الهيكل (

المجهر الإلكتروني ( SEM ) : المكبر نانومتر الحجم آلية

عند الحاجة إلى تحليل“لماذا هناك عيوب" وأو .“جوهر واجهة الفشل" ونانومتر أو حتى المستوى الذري. . . ـعلى سبيل المثال ، هيكل الحدود الحبوبشركة SEIفيلم ( الصلبة المنحل بالكهرباء واجهة الفيلم ) ، مورفولوجيا ترسب معدن الليثيوم . ميدان الانبعاثات المجهر الإلكتروني ، ووزارة شؤون المرأةسيمشعاع مزدوج المجهر الالكترونيكروسبيمانتقال الإلكترون المجهر ، تيمتيمنظام متوافقدقة فائقة )≤0.5nmتحليل مكونات متعددة الوظائف )EDS/EBSDتقنية حماية العينات الحساسةو تصبح " أداة " دراسة الآلية الدقيقة .

زايسسيجماسلسلة ميدان الانبعاثات المجهر الإلكتروني

اختراق التكنولوجيا الرئيسية والتطبيقات :

ارتفاع القرار توصيف الجسيمات واجهة: المواد الكاثود ( مثل النيكل عاليةNCM811أو المواد الكاثود ( على سبيل المثال ، مركب السيليكون الكربون القطب السالب ) ، ميدان الانبعاثاتسيميمكن تحقيق مستوى النانومتر التصوير الطوبوغرافيNCMالسلامة الهيكلية الثانوية المجال ، حجم التوسع في تتبع جزيئات السيليكونEDSتحليل طيف الطاقة يمكن أن تستخدم للكشف عن توزيع موحد من العناصر ( على سبيل المثال ، نسبة العزل من النيكل والكوبالت والمنغنيز قد يؤدي إلى انخفاض الاستقرار الحراري المحلي ) . شعاع مزدوج المجهر الإلكترونيكروسبيميمكن تمرير سلسلة أكثرفيب( ركزت شعاع ايون ) بدقة قطع منطقة معينة ، والتعرض حدود الحبوب أو واجهة العيوب داخل الجسيمات ( على سبيل المثال ، من قبل المنتج طبقة من القطب الموجب يتفاعل مع المنحل بالكهرباء ) .

غير المدمرة إعداد العينات الحساسةعن معدن الليثيوم القطب السالب أو عينة تحتوي على المكونات المغناطيسية ( على سبيل المثالليفيبو 4زايس المجهر الإلكترونيتصوير الجهد المنخفض )≤5kVوشعاع الالكترون الضرر هو انخفاض ، جنبا إلى جنب مع تجميد عينة الجدول ( تجنب أكسدة معدن الليثيوم ) أو شعاع ايون تلميع التكنولوجيا ، والحفاظ على الهيكل الأصلي من العينة . على سبيل المثال ، في دراسة نمو شجيري الليثيومسيممورفولوجيا شجيري يمكن ملاحظتها بوضوح ( مثل كثافة وطول التشعب ) .EDSتحليل المنتجات المنحل بالكهرباء التحلل على سطح شجيريليفولي2كو3. لا

عبر مقياس العلاقة بين جذور الخللعندماXRMبعد وضعه في عمق دفن الكراك أو عيب في منطقة البطارية ، المجهر الإلكترونيفيبقطع المقطع العرضي من المنطقة المكشوفة باستخدامسيمالكراك الاتجاه ( على سبيل المثال ، ما إذا كان أو لم يكن على طول الحدود الحبوب ) أو كسر شكل الجسيمات ( على سبيل المثال ، على حافة القطب السالب الجرافيت الكراك ) لوحظ .EDSتحليل عنصر العزل حول الكراك ( على سبيل المثال ، انتقال الأيونات المعدنية الذائبة من القطب الموجب وترسب على سطح القطب السالب ) .شركة SEIسماكة الفيلم هذه الكليةقمصغرقنانومتر ، حل الحد من الطريقة التقليدية التي ترى الأشجار و الغابات .

الجمع بين استخدام الإلكترونيات الضوئية : حل كامل الرابط عبر مقياس التعاون

ميزة زايس هو الجمع بين ضوء مرآةXRMثلاث وحدات رئيسية من المجهر الإلكتروني ، عميق الانصهار ، وتشكيل " عيب اكتشافقتحليل هيكلقآلية تتبع " حلقة مغلقة تدفق :

نموذج سير العمل :

1. المواقع العيانيةخط إنتاج المجهر الضوئي بسرعة فحص القطب قطعة لدغ ( على سبيل المثال ، دفعة واحدة من بطارية حافة لدغ طول يتجاوز المعيار ) ، وسم المشكلة الأساسية ؛

2. غير المدمرة تحليل هيكلسXRMالكهربائية الأساسيةثلاثي الأبعادتم العثور على ثقب الحجاب الحاجز بالقرب من لدغ .20 ميكرومو microcracks لوحظ في تحول القطب الموجب .50 ميكروم) ;

3. التحقيق في آلية نانومتربفيبفي .XRMوضع ورقة قطع في منطقة معيبة ، وذلك باستخدامسيمبقايا المنحل بالكهرباء ( على سبيل المثال ، كربونات التحلل ) في الكراك لوحظ .EDSوقد وجد أن أيون النيكل ( من القطب الموجب ) المخصب على حافة الكراك ، مما يدل على أن لدغ ثقب الحجاب الحاجز يؤدي إلى دائرة كهربائية قصيرة المحلية ، مما يؤدي إلى تدهور المواد الفعالة .

وبالإضافة إلى ذلك ، في مجال البحث والتطوير ، يمكن أن تستخدم أيضا فيالتحقق من المواد الأمثل. . . ـعلى سبيل المثال ، من أجل تقييم تأثير مثبط من نوع جديد الموثق على التكتل الكهربائي الجسيمات→XRMالكمية المساميةقتحليل الجسيمات واجهة الدولة ملزمة بواسطة المجهر الإلكتروني ، أو دراسة واجهة التوافق بين الحالة الصلبة المنحل بالكهرباء و الكهربائي )XRMملاحظة واجهة المسامقنشر عنصر تحليل المجهر الإلكتروني

زايس الكتروضوئي الحل

خاتمة : متعدد مقياس التآزر يدفع بطارية ليثيوم أيون صناعة ترقية

أداء بطارية ليثيوم أيون قد كسر من خلال " نانو غرامة السيطرة " المرحلة ، والحد من تكنولوجيا واحدة أصبحت بارزة على نحو متزايد . زايس كهروضوئية متعددة وحدة الجمع بين الحل من خلال مرآة البصرية“واسعة وسريعة" ووXRMال“عميق و اختراق" والمجهر الإلكتروني“دقة وعمق" وو الربط السلس بين الثلاثة لا يحل المشاكل التقليدية في التمثيل“مقياس خطأ" ?عزل المعلومات" ونقطة الألم ، أكثر من دفع من“التجربة والخطأ" وإلى“بيانات مدفوعة" والتحول من [ ر & د ] أسلوب . في المستقبل ، جنبا إلى جنب مع متطلبات السلامة و كثافة الطاقة في صناعة الطاقة الجديدة في تزايد مستمر ، زايس متعدد النطاق خطة شاملة سوف تصبح قاعدة التكنولوجيا الأساسية لبطاريات الليثيوم الابتكار ، وتعزيز الطاقة العالمية الانتقال إلى آفاق جديدة .