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CT斷層檢測技術在動力電池檢測中的應用

發布時間:2022-08-18 15:29:34 人氣:73

大眾熟悉的計算機斷層掃描(CT)主要應用于醫學領域,用以檢測人體內部的健康狀況。隨著相關技術的發展,特別是射線源和檢測裝置分辨率的發展,微米級x射線計算機斷層掃描技術逐漸應用于地質勘探、生物仿生和材料科學等等眾多領域。

3D-CT設備通過對測試樣品的內部結構進行全面掃描,根據內部結構的密度差異形成不同對比度的斷層圖像,有利于分析材料的缺陷信息與機械性能之間的關系,區分缺陷在材料故障中的作用,有助于研究故障機制,優化和改進材料的制備工藝。

動力電池檢測 

那么,CT斷層檢測技術在目前大眾廣泛關注的動力電池檢測方面又可以有什么樣的應用呢?

一、可進行動力電池單體老化程度無損檢測。

探究動力電池在經過長周期循環后內部結構的演變情況,可將樣品在2C倍率下進行充放電循環,并在循環一定周數后暫停試驗,放電至空電后對電池進行計算機斷層掃描,分析其內部結構的變化。未經過循環的電池內部結構非常規整,能夠觀察到層狀的卷繞電極以及電池中央的空隙。循環至500周,能夠觀察到內部電極產生明顯凸起,凸起主要集中于電池底部。循環至1000周時一側電極的底端和上端均出現了凸起,循環至2000周時一側凸起連接在一起,形成了更大的凸起,并在電極另一側產生較小凸起。在電池樣品的橫截面圖中能夠更好地觀察到電池內部電極的卷繞結構,電池內部在循環過程中的形變也可以通過電池中心空隙的變化體現出來。電池中心空隙呈規則的圓形,而隨著循環的進行,圓形逐漸凹陷,在循環2000周后占據了電池中心2/3以上的面積,同樣說明了隨著循環的進行,樣品內部結構出現了顯著的形變。電極內部的大幅度形變會導致電池正負極分離,有效電化學反應面積減小,容量衰減,并具有發生內短路的隱患。

動力電池檢測圖 

二、可進行動力電池單體安全隱患無損檢測。

1、CT設備可觀察電池結構斷裂情況,動力電池會由于出廠缺陷或充放電使用過程導致電極結構發生斷裂。對電池內部電極進行的CT掃描,能夠觀察到清晰的正負極層狀結構,對比度高的層對應正極極片,對比度低的層對應負極極片。

2、CT設備可檢測電極褶皺,在動力電池內部,電極是否發生褶皺可以表征電池內部結構的整體規整水平,與電池的出廠程度和電池的使用程度相關。對電池進行CT掃描可以觀察到電極在平鋪和彎曲的區域每一層表現,電池卷繞中央的空隙規整度,可以觀察到電極存在的褶皺,電極呈現的狀態等。

3、CT設備可檢測極片對齊度,電池的極片對齊度差異主要是由于電池出廠 時的工藝水平造成的。對齊度較差的極片會導致正極和負極的不對稱,不僅會造成部分容量損失,還會增加電池發生內短路的風險。CT檢測設備可有效判斷極片對齊度。

4、CT設備可檢測電池內有無異物,電池內部異物主要是由于電池出廠的工藝缺陷造成的。由于CT掃描技術對于密度高的材料敏感,能夠檢測到的主要是金屬異物。電極中的異物在電池使用過程中很可能造成微區溫度過高,產生安全隱患。密封圈中的異物可能會導致電池密封不嚴,在使用過程中產生電解液泄漏的隱患。

日聯科技X射線檢測圖 

三、可進行動力電池單體安全性試驗后內部結構分析

1、電安全試驗,通過電池進行過放電測試前后的CT圖像,可以觀察到電池內部的正負極卷繞結構,可以看到是否出現細小毛刺,判斷電極在過放電過程中是否發生增厚等現象。

2、機械安全試驗,通過電池針刺測試后的CT圖像,可以觀察針刺對電池內部結構造成的影響,便于對電池內部的整體結構形變情況分析。



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