Contrôle qualité pour les cellules de batteries à électrodes
ZEISS EMOBILITY SOLUTIONS

Contrôle qualité pour les électrodes de batterie

Propreté technique et inspection des bavures

La sécurité des batteries grâce à la propreté et à l'inspection

Élimination de la contamination par les particules et des bavures

La géométrie et la composition des électrodes situées à l'intérieur des cellules des batteries jouent un rôle majeur dans la sécurité et l'efficacité. Les anodes, les cathodes et les feuilles séparatrices sont toutes découpées ou poinçonnées dans des feuilles de cuivre, d'aluminium ou de papier isolant revêtues. Les feuilles séparatrices des éléments de batterie sont empilées, idéalement sans aucun chevauchement.

Les matériaux actifs des batteries peuvent facilement être contaminés pendant le transport et la fabrication. Les particules étrangères de plus de 5 μm doivent être contrôlées pour éviter les problèmes de sécurité et répondre à des normes de qualité de plus en plus strictes. Les solutions ZEISS pour la propreté technique identifient la cause première de la contamination dans les composants importants sur le plan fonctionnel et aident à prendre plus rapidement la bonne décision.

Principaux défis en matière de qualité pour les électrodes de batterie

Structure de l'électrode

Structure de l'électrode

Microstructure et segmentation

Les différents processus de formulation des électrodes peuvent avoir un impact sur la microstructure de l'électrode et donc sur les performances de la cellule. La modélisation informatique des matériaux devient essentielle pour accélérer le développement des batteries et des matériaux.

Sur cette image, la segmentation du matériau de la cathode NMC (en bas), les données de segmentation des particules de couleur (au milieu) et le résultat de la simulation numérique des matériaux (en haut) sont utilisés pour cartographier les comportements de diffusion dans la cathode de la batterie lithium-ion NMC.

Production d'électrodes

Production d'électrodes

Inspection des bavures et forme en 2D

Lorsque les électrodes sont coupées pour produire des batteries de dimensions différentes, cela peut entraîner des bavures métalliques qui nuisent aux performances de la batterie. Les changements de lames de coupe doivent être parfaitement synchronisés afin d'équilibrer la qualité et le coût.

Les MMT sans contact multi-capteurs de ZEISS effectuent une inspection de laboratoire de qualité précise et à haute résolution des électrodes coupées, tandis que la métrologie sans contact en ligne de ZEISS surveille en temps réel la coupe et l'empilage d'électrodes à grande vitesse. Le système d'inspection des bavures ZEISS permet une détection automatisée des bavures dans les réglages d'usine.

Déformation de la cellule de la batterie

Identification et visualisation 3D

Les déformations causées par la dilatation thermique et le comportement de la température de la cellule de la batterie pendant la charge et la décharge doivent être testés et évalués pendant le développement de la batterie.

L'expansion d'un élément de batterie induite par la chaleur peut être visualisée avec le système de caméra 3D ARAMIS et le logiciel ZEISS INSPECT Correlate.

Analyse des particules avec les solutions techniques de propreté de ZEISS

Caractérisation de la contamination critique des processus

  • Contamination des batteries de NEV

    Contamination des batteries de NEV

    Un défi majeur en matière de qualité

    Les batteries lithium-ion sont très sensibles à la contamination au cours du processus de fabrication. Toute contamination par des particules dans la pièce traitée peut affecter la durée de vie et la qualité de la batterie. Les particules de fer situées à l'anode, à la cathode ou au séparateur peuvent provoquer l'autodécharge de la cellule de la batterie.

  • Analyse corrélative des particules

    Analyse corrélative des particules

    Microscopie en deux étapes

    La propreté technique est une procédure en deux étapes qui utilise un microscope optique pour examiner le nombre et la taille des particules présentes, puis un microscope électronique pour confirmer la composition chimique et l'origine des particules. Cette procédure vise donc à éliminer les défaillances du système qui pourraient être potentiellement causées par ces particules.

  • Erreurs de contamination dans la production

    Erreurs de contamination dans la production

    Identification et analyse

    Les particules métalliques peuvent facilement s'accumuler lors du transport de la batterie ou pendant le processus de fabrication. Bien qu'elles soient petites, elles peuvent néanmoins causer des problèmes de sécurité tels qu'un court-circuit électrique. L'identification et l'analyse correctes de chaque particule métallique d'une taille supérieure à 5 μm sont donc essentielles pour la batterie.

  • ZEISS propreté technique

    ZEISS propreté technique

    Votre solution idéale en matière de qualité

    Les microscopes optiques ZEISS peuvent être associés à notre logiciel ZEISS Technical Cleanliness Analysis pour une analyse quantitative des particules, tandis que les microscopes électroniques à balayage ZEISS fournissent automatiquement la composition chimique de chaque particule. L'analyse corrélative des particules ZEISS établit le flux de tâches avancé permettant d'identifier la contamination par les particules et d'en trouver la cause première.

Un aperçu supplémentaire du contrôle qualité pour les électrodes de batterie

  • Inspection des électrodes coupées avec ZEISS O-INSPECT
  • Préparation et analyse des batteries à l'état solide
  • Analyse de la composition des couches de batteries Li-Ion avec ZEISS EVO 25
  • Analyse de la composition des couches de batteries Li-Ion avec ZEISS EVO 25
  • Précision remarquable en temps réel
    Inspection des électrodes coupées avec ZEISS O-INSPECT
  • De l'acquisition au rapport en quelques instants
    Analyse automatique des défauts avec Axio Imager 2
  • Contrôle et analyse vont de pair
    Analyse de la composition des couches de batteries Li-Ion avec ZEISS EVO 25
  • Flux de tâches avec ZEISS Xradia, ZEISS Crossbeam et ZEISS Orion
    Préparation et analyse des batteries à l'état solide

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