Garantia de qualidade para células de bateria com eletrodos

ZEISS EMOBILITY SOLUTIONS

Garantia de qualidade para eletrodos de bateria

Limpeza técnica e inspeção de rebarbas

Segurança da bateria por meio de limpeza e inspeção

Eliminação da contaminação por partículas e rebarbas

A geometria e a composição dos eletrodos localizados dentro das células da bateria desempenham um papel importante na segurança e na eficiência. Os ânodos, cátodos e folhas separadoras são todos cortados ou perfurados a partir de cobre revestido, alumínio ou folhas de papel isolante. As lâminas separadoras nas células da bateria são empilhadas, de preferência sem nenhuma sobreposição.

Os materiais ativos da bateria podem ser facilmente contaminados durante o transporte e a fabricação. Partículas estranhas acima de 5 μm devem ser verificadas para evitar problemas de segurança e atender a padrões de qualidade cada vez mais rigorosos. As soluções da ZEISS para limpeza técnica identificam a causa raiz da contaminação em componentes funcionalmente relevantes e ajudam a tomar a decisão certa mais rapidamente.

Principais desafios de qualidade para eletrodos de bateria

Estrutura do eletrodo

Microestrutura e segmentação

Diferentes processos de formulação de eletrodos podem afetar a microestrutura do eletrodo e, portanto, o desempenho da célula. A modelagem computacional de materiais está se tornando essencial para acelerar o desenvolvimento de baterias e materiais.

Nesta imagem, a segmentação do material do cátodo NMC (na parte inferior), os dados de segmentação de partículas coloridas (no meio) e o resultado da simulação de material digital (na parte superior) são usados para mapear os comportamentos de difusão no cátodo da bateria de íons de lítio NMC.

Produção de eletrodos

Inspeção de rebarbas e formato 2D

Quando os eletrodos são cortados para produzir baterias com dimensões diferentes, isso pode causar rebarbas de metal que prejudicam o desempenho da bateria. As trocas de lâminas de corte devem ser perfeitamente sincronizadas para equilibrar qualidade e custo.

As CMMs multissensoriais ópticas da ZEISS realizam inspeção laboratorial de qualidade precisa e de alta resolução dos eletrodos cortados, enquanto a metrologia óptica em linha da ZEISS monitora o corte e o empilhamento de eletrodos em alta velocidade em tempo real. O sistema de inspeção de rebarbas da ZEISS permite a detecção automatizada de rebarbas nas configurações de fábrica.

Deformação da célula da bateria

Identificação e visualização em 3D

As deformações causadas pela expansão térmica e o comportamento da temperatura da célula da bateria durante a carga e a descarga devem ser testados e avaliados durante o desenvolvimento da bateria.

A expansão induzida termicamente de uma célula de bateria pode ser visualizada com o sistema de câmera 3D ARAMIS e o software ZEISS INSPECT Correlate.

Análise de partículas com as soluções de limpeza técnica da ZEISS

Caracterização da contaminação crítica do processo

Contaminação de baterias de veículos elétricos

Um desafio de qualidade central

As baterias de íon-lítio são muito sensíveis à contaminação no processo de fabricação. Qualquer contaminação por partículas na peça processada pode afetar a vida útil e a qualidade da bateria. As partículas de ferro localizadas no ânodo, no cátodo ou no separador podem causar a autodescarga da célula da bateria.
Análise correlativa de partículas

Microscopia de dois estágios

A limpeza técnica é um procedimento de dois estágios que usa um microscópio de luz para examinar o número e o tamanho das partículas presentes e, em seguida, emprega um microscópio eletrônico para confirmar a composição química e a origem das partículas. Portanto, ele busca eliminar as falhas do sistema que poderiam ser causadas por essas partículas.
Erros de contaminação na produção

Identificação e análise

As partículas metálicas podem ser facilmente acumuladas quando a bateria está sendo transportada ou durante o processo de fabricação. Embora sejam pequenos, eles podem causar problemas de segurança, como um curto-circuito elétrico. Portanto, a identificação e a análise adequadas de cada partícula metálica com tamanho superior a 5 μm são essenciais para a bateria.
Limpeza técnica da ZEISS

Sua solução de qualidade ideal

Os microscópios de luz da ZEISS podem ser combinados com nosso software ZEISS Technical Cleanliness Analysis para análise quantitativa de partículas, enquanto os microscópios eletrônicos de escaneamento da ZEISS fornecem automaticamente a composição química de cada partícula. O ZEISS Correlative Particle Analysis estabelece o fluxo de trabalho avançado para identificar a contaminação por partículas e encontrar a causa raiz.

Informações adicionais sobre garantia de qualidade para eletrodos de bateria

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Precisão notável em tempo real

Inspeção de eletrodos cortados com o ZEISS O-INSPECT
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Da aquisição ao relatório em questões de momentos

Análise automática de defeitos com o Axio Imager 2
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Controle e análise andam de mãos dadas

Análise da composição das camadas de baterias de íons de lítio com o ZEISS EVO 25
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Fluxo de trabalho com ZEISS Xradia, ZEISS Crossbeam e ZEISS Orion

Preparação e análise de baterias de estado sólido