01
金屬異物對(duì)鋰電池安全性的影響
鋰離子電池正極材料中金屬異物(包括鐵、鎳、銅、鋅、鉻等)的含量對(duì)鋰電池的性能有較大影響。金屬異物在電池化成階段會(huì)先在正極氧化再到負(fù)極還原,當(dāng)負(fù)極處的金屬單質(zhì)累積到一定程度會(huì)形成枝晶,導(dǎo)致隔膜穿孔,造成電池內(nèi)部短路,提高電池的自放電率,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)姵仄鸹?、爆炸,影響電池的安全性能。目前?duì)金屬異物的管控水平已經(jīng)成為衡量鋰離子電池正極材料生產(chǎn)線最核心的指標(biāo)之一。
由于動(dòng)力鋰電池的最終客戶為汽車(chē)公司(如大眾,寶馬,戴姆勒等),對(duì)于金屬異物的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)也基本沿用燃油汽車(chē)清潔度標(biāo)準(zhǔn)(德國(guó)的汽車(chē)工業(yè)聯(lián)合會(huì)推出的 VDA19)的相關(guān)概念。VDA19 中對(duì)于異物的評(píng)估方法主要包括:稱重法,光鏡法、電鏡法、拉曼法等,其中光鏡法和電鏡法作為可視化的方法,得到了廣泛應(yīng)用。
02
光學(xué)顯微鏡檢測(cè)的原理及結(jié)果
金屬表面的物理特性決定了光線不能進(jìn)入金屬物質(zhì),它會(huì)像鏡子般把所有入射光全部反射出去。入射光在經(jīng)由金屬表面反射后,其反射光與入射光具有相同的振動(dòng)方向。如果反射光通過(guò)兩片平行的偏振片,金屬顆粒呈現(xiàn)亮色;如果反射光通過(guò)兩片垂直的偏振片,金屬顆粒呈現(xiàn)純黑色。
入射光在經(jīng)過(guò)非金屬物質(zhì)后,其振動(dòng)方向會(huì)發(fā)生改變(主要原因是光可以射入非金屬物質(zhì)內(nèi)部),經(jīng)過(guò)非金屬物質(zhì)內(nèi)部后再出來(lái)的反射光不再具有偏振性,其方向也會(huì)發(fā)生改變。反射光通過(guò)平行和垂直的偏振片時(shí),其亮度變化不大。
通過(guò)記錄、對(duì)比顆粒在不同偏振光下的圖片,而后鑒別出金屬和非金屬顆粒。具體測(cè)試結(jié)果如下:
03
光鏡檢測(cè)的局限性
3.1 無(wú)法區(qū)分金屬顆粒的詳細(xì)分類
并非所有金屬顆粒都具有相同的危害性,例如,在對(duì)大量失效電池進(jìn)行拆解分析后發(fā)現(xiàn),相對(duì)于不銹鋼,銅的危害性更高。主要是因?yàn)殂~離子更容易在負(fù)極析出,析出后的生長(zhǎng)方式呈現(xiàn)枝晶狀,很容易刺穿隔膜。并且,銅的電導(dǎo)率比鐵高了一個(gè)數(shù)量級(jí),一旦銅枝晶刺穿隔膜,極易導(dǎo)致電池內(nèi)部短路,進(jìn)一步導(dǎo)致電池過(guò)熱甚至起火。為了有效評(píng)估金屬顆粒的危害性,需要知道顆粒的詳細(xì)成分,而光學(xué)顯微鏡只能區(qū)分金屬和非金屬,但具體是哪類金屬則無(wú)從得知。
3.2 會(huì)造成金屬與非金屬的誤識(shí)別
根據(jù)光反射原理的分析,要求濾膜上的金屬顆粒要反光發(fā)亮。由于污染物顆粒在零件加工過(guò)程中暴露于液體、高溫和摩擦環(huán)境中,因此它們的表面會(huì)因?yàn)楦g等原因而不反光,呈現(xiàn)暗色。這些金屬顆粒在光學(xué)顯微鏡下,會(huì)被錯(cuò)誤地分類為非金屬顆粒。在如下示例中,顯示了三個(gè)顆粒(鋅,鋼和鋁),這些顆粒通過(guò)光學(xué)顯微鏡確認(rèn)為非金屬。然而,SEM+EDX 分析顯示了這些顆粒的金屬性質(zhì)。
3.3 對(duì)小尺寸顆粒的統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確性較低
光學(xué)顯微鏡的分辨率較低(相比電子顯微鏡要低 2-3 個(gè)數(shù)量級(jí)),其對(duì)小尺寸顆粒的測(cè)試準(zhǔn)確性也較低。以下與 SEM+EDX 統(tǒng)計(jì)結(jié)果的比較,顯示了光學(xué)顯微鏡的錯(cuò)誤分類有多嚴(yán)重。由汽車(chē)供應(yīng)商提供的同一片濾膜,分別進(jìn)行了光學(xué)顯微鏡的顆粒分析以及 SEM+EDX 的測(cè)試分析,并進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示,通過(guò)光學(xué)顯微鏡檢測(cè)的金屬顆粒數(shù),不到實(shí)際金屬顆粒的 1/60。
3.4 無(wú)法分析顆粒的可能來(lái)源
鋰電池清潔度分析的意義,一方面是對(duì)清潔度的水平進(jìn)行評(píng)估,另一方面,希望通過(guò)對(duì)金屬顆粒的分析,確定其產(chǎn)生原因,并回溯至對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)工序,進(jìn)行針對(duì)性的管控,從而提升產(chǎn)線的清潔度水平。
由以上分析可知,光學(xué)顯微鏡提供的關(guān)于金屬顆粒形態(tài)和成分的信息有限,無(wú)法分析顆粒的可能來(lái)源,對(duì)清潔度水平的提升幫助有限。
因此,全自動(dòng)鋰電清潔度分析方案應(yīng)運(yùn)而生。Phenom ParticleX 以臺(tái)式掃描電鏡和能譜儀為硬件基礎(chǔ),可以全自動(dòng)對(duì)顆粒或雜質(zhì)進(jìn)行快速識(shí)別、分析和分類統(tǒng)計(jì),為客戶的研發(fā)以及生產(chǎn)提供快速、準(zhǔn)確和可靠的定量數(shù)據(jù)支持。小編將在下一篇為大家詳細(xì)講述。
如果您想了解更多產(chǎn)品詳情、應(yīng)用案例或付費(fèi)測(cè)試服務(wù),歡迎掃碼快速咨詢:
咨詢熱線:400 857 8882
復(fù)納科學(xué)儀器(上海)有限公司
Closer to your solutions
上海(總部):閔行區(qū)虹橋麗寶廣場(chǎng)T5辦公樓705室
蘇州辦事處:相城區(qū)長(zhǎng)三角國(guó)際研發(fā)社區(qū)10號(hào)A座108室
北京辦事處:海淀區(qū)四季慧谷數(shù)字園區(qū)A座一層118室
廣東辦事處:黃埔區(qū)廣州國(guó)際生物島C棟601-602單元
成都辦事處:高新區(qū)錦云東三巷1號(hào)金融麥田C106
-版權(quán)聲明-
本文為飛納電鏡原創(chuàng)內(nèi)容,版權(quán)歸飛納電鏡所有。未經(jīng)授權(quán),任何形式的抄襲、洗稿或?yàn)E用原創(chuàng)內(nèi)容的行為均屬侵權(quán)。我們將依法采取必要措施,包括但不限于證據(jù)采集和法律訴訟,以保護(hù)我們的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。我們尊重并鼓勵(lì)創(chuàng)新和原創(chuàng),同時(shí)也期待與所有尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)的個(gè)人和機(jī)構(gòu)合作。
全部評(píng)論(0條)
登錄或新用戶注冊(cè)
請(qǐng)用手機(jī)微信掃描下方二維碼
快速登錄或注冊(cè)新賬號(hào)
微信掃碼,手機(jī)電腦聯(lián)動(dòng)
ParticleX Steel全自動(dòng)鋼鐵夾雜物分析系統(tǒng)
報(bào)價(jià):面議 已咨詢 948次
全自動(dòng)汽車(chē)清潔度分析系統(tǒng)
報(bào)價(jià):面議 已咨詢 975次
飛納臺(tái)式掃描電鏡 Phenom Pure 高性價(jià)比標(biāo)準(zhǔn)版
報(bào)價(jià):面議 已咨詢 128次
【新品】GIB 精修離子束系統(tǒng)
報(bào)價(jià):面議 已咨詢 595次
SEM/ EBSD制樣-離子研磨拋光儀
報(bào)價(jià):面議 已咨詢 379次
飛納掃描電鏡原位拉伸臺(tái)
報(bào)價(jià):面議 已咨詢 338次
Gentle Mill 離子精修儀
報(bào)價(jià):€40 已咨詢 973次
NL5+ 深層高速線重掃共聚焦顯微鏡
報(bào)價(jià):面議 已咨詢 23次
①本文由儀器網(wǎng)入駐的作者或注冊(cè)的會(huì)員撰寫(xiě)并發(fā)布,觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表儀器網(wǎng)立場(chǎng)。若內(nèi)容侵犯到您的合法權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)告訴,我們立即通知作者,并馬上刪除。
②凡本網(wǎng)注明"來(lái)源:儀器網(wǎng)"的所有作品,版權(quán)均屬于儀器網(wǎng),轉(zhuǎn)載時(shí)須經(jīng)本網(wǎng)同意,并請(qǐng)注明儀器網(wǎng)(m.sdczts.cn)。
③本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明來(lái)源的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性,不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),必須保留本網(wǎng)注明的作品來(lái)源,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
④若本站內(nèi)容侵犯到您的合法權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)告訴,我們馬上修改或刪除。郵箱:hezou_yiqi
參與評(píng)論
登錄后參與評(píng)論