리튬이온 배터리 산업 멀티스케일 멀티 모듈 통합 어플리케이션 솔루션 (광전 연결):

채사광경, 전경 및 X선 현미경의 협동 부능

인용문: 리튬이온 배터리 개발 및 생산의"척도 도전"

새로운 에너지 산업의 핵심 매개체인 리튬이온 배터리는 에너지 밀도와 같은 성능 향상을 제공합니다.> 300Wh/kg), 보안 (예: 열 제어 불능 억제) 및 수명 최적화 (예: 루프>5000차) 재료의 미시적 구조, 부품 결함 및 노화 메커니즘에 대한 정확한 인식에 크게 의존한다.그러나 리튬이온 배터리의 손실 분석이나 성능 최적화는 전형적인“다자도 문제”——거시적인 배터리 모듈 패키징 결함 (밀리미터급) 에서 전극까지/격막의 미시적 구조 (마이크로미터급), 그리고 활성 입자의 인터페이스와 결정계 (나노미터급), 단일 표징 기술은 전체 체인 수요를 커버하기 어렵다.

채사는 광학현미경 (광경), 전자현미경 (전경) 및X방사선 현미경 (XRM) 분야의 기술 축적,"광전 연용"멀티 모듈 종합 솔루션을 출시하여 광경의 빠른 위치,XRM의 무손실 3차원 구조 해석, 전경의 나노급 고해상도 분석 및 삼자간의 척도 협동으로부터"결함 발견"을 실현했다”"기능적 근원"의 전 과정 커버리지에 이르러 리튬이온 배터리의 연구 개발, 생산 및 복무 평가에 핵심 기술 지탱을 제공하였다.

차이즈 업계 솔루션

1. 광선거울: 거시적결함의"첫 선별검사망"

리튬이온 배터리 생산 단계에서 거시적 결함 (예: 극편 가시, 포장 계층, 이물질 오염) 은 합선, 열 통제 불능을 초래하는 직접적인 원인이므로 초기에 신속하게 식별하고 차단해야 한다.채사광학현미경 (예:Axio Zoom입니다.V16는디지털 현미경,Axio 이미저시리즈)고해상도 (광학 평면 해상도0.7μm), 큰 시야 (최대 시야 지름≥23mm), 유연한 조명 (밝은 공간/암장/편광)핵심 우세를 위해, 생산 라인의 품질 통제가 되었다.“눈”。

Axio Zoom입니다.V16는디지털 현미경

일반적인 응용 시나리오:

극편 제조 결함 검측: 양음극극편의 몰딩/레이저 절단 공정에 대해 광경은 극편의 가장자리를 빠르게 스캔하여 높은 대비도 영상 (예를 들어 암장 모드를 통해 가시와 기재의 반사 차이를 강화) 을 통해 가시 크기 (길이/너비/각도) 를 자동으로 식별할 수 있으며, 정밀도는 마이크로미터급에 달한다.예를 들어, 동력 리튬이온 배터리는 극편 가시 길이 ≤ 격막 두께의 50% (일반 격막 두께 12-16 μm, 가시에 대응하려면 <6-8 μm) 를 요구하며, 광경은 이미지 분석 소프트웨어와 결합하여 가시 분포를 대량 통계하여 인공 누락을 피할 수 있다.

패키지된 어셈블리 품질 검사: 플로피 팩 배터리의 알루미늄 플라스틱 필름 패키지, 원통 배터리의 롤업 패키지의 경우, 선글라스는 포장 가장자리의 기포, 계층 (예: 알루미늄 플라스틱 필름) 을 감지할 수 있다PP는레이어와 알루미늄 포일 레이어 탈착), 극편 주름 등의 문제.편광 조명을 통해 알루미늄 포일과 폴리머 필름의 굴절률 차이와 같은 다양한 재료의 인터페이스를 명확하게 구분하고 열 봉인 온도와 같은 패키징 공정 매개변수를 최적화하는 데 도움이 됩니다./압력).

이물질 및 오염 포지셔닝: 극편 도포 또는 셀 조립 단계에서 광경은 금속 입자 (예: 철 부스러기), 분진 등 이물질을 빠르게 위치시킬 수 있으며, 컬러 영상과 결합하여 결함 위치를 기록하여 후속 전경 또는XRM좌표 입력 분석은 탐색을 제공합니다.

극편 분열 이상 분석

2. X선 현미경(XRM): 손상되지 않은 3차원 구조의'투시안'

거시적 결함을 포지셔닝한 후, 배터리 내부의 미시적 구조 (예를 들면 전극 공극률, 격막 공도 분포, 입자 파쇄 상태) 를 한층 더 해석해야 하는데, 전통적인 절편 샘플링은 원시 상태를 파괴하여 실제 작업 상황을 반영하기 어렵다.채 사XRM(예:Xradia Versa 520/630의시리즈)무손실 고해상도(마이크로미터 ~50nm), 다중 스케일 연속 이미징특징으로 리튬이온 배터리의 내부 구조를 분석하는“핵심 도구”。

Xradia 630 Versa는시리즈

핵심 가치 및 일반적인 어플리케이션:

패키징 배터리의 무손실 검사: 핫팩, 원통, 사각 케이스를 포함한 최종 품목 배터리를 분해하지 않고 3D 이미징하여 내부 깊이 묻힌 결함을 직접 식별할 수 있습니다. 예를 들어 셀의 양극 커브를 감는 미세한 균열 (리튬 이온 전송 차단을 초래할 수 있음), 분리막의 금속 불순물 (잔류 절삭 철 부스러기 등), 극판과 집류체 사이의 계층 (전자 전도에 영향을 미침) 입니다.XRM의 밀리미터급 투과 깊이(일반 1-10mm)와 마이크로미터급 해상도(최대 0.5μm)는'전체 관찰'과'세부 포착'의 균형을 맞췄다.

전극/격막의 정량 구조 분석: 3D 재구성을 통해 양극 재료 (예:NCM은리튬 3원) 의공극률 분포수직을 따라/평행극편 방향 차이), 음극 흑연 입자의파쇄 정도(순환 후 입자 가장자리의 균열 밀도) 및 격막의공극률과 굴곡도(리튬 이온 전송 효율에 영향을 미침).예를 들어, 연구에 따르면 격막 공극률이 낮음30%또는 굴절이 심할 경우 배터리 내부 저항이 크게 증가합니다.XRM이러한 매개변수를 직접 계량화하여 분리막 선택 또는 코팅 공정의 최적화를 안내할 수 있습니다.

노화 메커니즘의 동적 추적: 순환 전후의 배터리 손상 없음3D비교 영상은 순환 후 전극 표면의균열 확장(예를 들어 흑연 음극 가장자리의 점진적인 파쇄), 입자의 분말 (활성 물질의 탈락 초래), 리튬 금속 퇴적 (지정 성장) 의 공간 분포.제자리를 결합하다XRM기술 (예: 채사Xradia 520 Versa는의 응력 분석 모듈), 또한 충전 방전 과정 중 전극 재료의 부피 변화 (예를 들어 실리콘 음극 팽창률) 를 연구할 수 있다>300%구조물의 붕괴를 초래함).

3. 전자현미경 (전자렌즈): 나노급 기리의"확대경"

해결이 필요한 경우“결함이 생기는 이유”또는“인터페이스 실효의 본질”나노미터급, 심지어 원자급 척도에 들어가야 한다——예를 들어 활성 입자의 결정계 구조,SEI는필름(고체전해질계 마스크팩)의 성분, 금속 리튬의 퇴적 형태.체이스 렌즈 (예: 필드 발사 스캐닝 렌즈)SEM은, 듀얼 빔 렌즈Crossbeam은시리즈, 렌즈TEM은호환 시나리오)초고해상도(≤0.5nm), 다기능 성분 분석 (EDS/EBSD는), 민감한 샘플 보호 기술우세를 위해 미시적기리연구의"도구"로 되였다.

채 사시그마계열장 발사 전자현미경

주요 기술 혁신 및 활용:

입자와 인터페이스의 고해상도 표징: 양극재 (예: 고니켈)NCM811은) 또는 음극 재료 (예: 실리콘 탄소 복합 음극), 필드 발사SEM은나노 레벨 이미지 처리 (예:NCM은입자의 이차구 구조 완전성, 실리콘 입자의 부피 팽창 흔적), 결합EDS는스펙트럼 분석은 니켈, 코발트, 망간의 비율 편석과 같은 원소 분포의 균일성을 측정 할 수 있습니다 (예: 국부적인 열 안정성 저하를 초래 할 수 있습니다).이중 빔 렌즈Crossbeam은제품군 지원FIB는(이온 빔에 초점을 맞추고) 특정 영역을 정확하게 절단하여 입자 내부의 결정 경계 또는 인터페이스 결함 (예: 양극과 전해액 반응으로 생성 된 부산물 층) 을 노출합니다.

민감한 샘플의 무손실 제조: 리튬 금속 음극 또는 자기 성분을 포함하는 샘플(예:LiFePO4는양극), 체이스 렌즈 채택저전압 이미징 (≤5kV）전자빔 손상을 줄이고 냉동 샘플대 (리튬금속 산화 방지) 나 이온 빔 광택 기술을 결합하여 샘플의 원래 구조를 유지합니다.예를 들어, 리튬 결정의 성장을 연구할 때 저전압SEM은가지 결정의 3차원 형태(예를 들어 나뭇가지 모양의 분지의 밀도와 길이)를 뚜렷하게 관찰할 수 있다.EDS는결정 표면의 전해액 분해 산물 분석 (예:LiF는、Li2CO3는）。

결함 근원의 척도 상관 관계: 당XRM배터리 내부의 깊이 파묻힌 균열이나 결함 구역에 위치하면 선글라스가 통과할 수 있다FIB는이 영역이 노출된 횡단면을 절단합니다.SEM은결정 경계를 따라 확장 여부와 같은 균열 방향 또는 흑연 음극의 가장자리 붕괴와 같은 입자 파쇄 형태를 관찰한 다음 통과EDS는균열 주위의 원소 편향을 분석한다(예를 들어 과도금속 이온이 양극에서 용해되어 음극 표면에 퇴적되어 가속한다SEI는막이 두꺼워지다.이러한"거시적→미시적→나노"의 단계별 심화는 전통적인 방법인"나무만 보고 숲은 보이지 않는다"는 한계를 해결했다.

4. 광전 연계: 척도 간 협동의"전체 링크 솔루션"

채사의 장점은 렌즈,XRM, 선글라스 3대 기술 모듈이 깊이 융합되어"결함 발견→구조 해석→메커니즘 추적 의 폐쇄 루프 프로세스:

일반적인 워크플로우 예:

1. 거시적 포지셔닝: 생산선 광학 현미경은 극편 가시 (예를 들어 어떤 로트 배터리 극편 가장자리 가시 길이가 표준을 초과한 경우) 를 빠르게 선별하여 문제 셀을 표시한다;

2. 무손실 구조 분석：XRM이 셀에 대해3D영상, 가시 부근에 격막 천자 존재 발견 (깊이 약20μm), 그리고 양극 커브의 미세한 균열이 관찰됩니다 (약 길이50μm）；

3. 나노 기리 탐구: 통과FIB는에서XRM위치의 결함 영역 슬라이버 가공,SEM은균열 내부의 전해액 잔류물(예를 들어 탄산 에스테르류 분해산물)을 관찰하고 결합EDS는분석에서 니켈이온 (정극에서 온) 이 균열의 가장자리에 풍부하게 집결된것을 발견했는데 가시가 격막을 뚫은후 국부적인 단락을 유발하여 활성물질이 분해되였음을 실증하였다.

이밖에 연구개발환절에서 광전련용은 또 사용할수 있다.재료 최적화 검증——예를 들어 신형 접착제의 전극 입자 집합 억제 효과 평가 (렌즈는 극편의 균일성을 관찰한다→XRM공극률 계량화→렌즈는 입자 인터페이스의 결합 상태를 분석합니다) 또는 고체 전해질과 전극의 인터페이스 호환성을 연구합니다(XRM관찰 인터페이스 구멍→전경 분석 원소 확산).

차이스 광전 연계 솔루션

결어: 다자도 협동 구동 리튬이온 배터리 산업 업그레이드

리튬이온 배터리의 성능 돌파는 이미"나노급 정밀화 제어"단계에 들어섰으며, 단일 기술의 한계는 날로 두드러지고 있다.채사의 광전 연용 다중 모듈 솔루션, 광경을 통한“넓고 빠르다”、XRM의“깊고 투명하다”, 전경의“정교하고 깊다”, 그리고 삼자 간의 빈틈없는 연결은 전통적인 표징을 해결할 뿐만 아니라“척도단층”“정보 고립”의 문제점은“경험 시행착오”에“데이터 제어”의 연구 개발 모델 전환.앞으로 신에너지산업의 안전성과 에너지밀도에 대한 요구가 지속적으로 제고됨에 따라 채사의 다자도종합방안은 리티움전지혁신의 핵심기술받침대로 되여 글로벌에너지전환이 새로운 높이로 나아가도록 조력하게 된다.