Litiumjonbatterier används i stor utsträckning i vårt dagliga liv på grund av deras rena, höga energidensitet och bra cirkulationsprestanda. Särskilt de senaste åren, den snabba utvecklingen av nya energibilar, energilagringskraftverk, användningen av litiumjonbatterier överträffar föreställningen, en ny energibil integrerade tusentals batterier, upp till hundratals kilo, massor av batterier koncentrerade tillsammans, säkerhetsfrågor är särskilt viktiga. Under de senaste åren har litiumbatteri elbilar, bilar och energilagringskraftverk förekommit explosionsolyckor, därför har litiumbatteri kvalitet, säkerhet och andra aspekter av forskning blivit mer och mer uppmärksamma, och kvalitetskontrolltekniken för litiumbatteri har också ställt högre krav, vilket täcker positivt och negativt polmaterial, membran, kopparfolie, aluminiumfolie och även ytterförpackningsmaterial.

Opbo och koncernen har länge engagerat sig i mikroanalysarbete inom optik och elektroskop, genom utbyte med en bred grupp kunder har vi upptäckt att kundernas mikroanalys nu är ineffektiv, mänskliga subjektiva faktorer påverkar stora, icke-standardisering och andra problem, därför grundade vi Huihong Technology Company, med hjälp av intelligent programvara för att uppnå automatisering och standardisering av mikroanalys.

Lithium-jonbatterimaterialsystem för mikrointelligens analys (LIBMAS)

Litiumjonbatteri hänvisar till den allmänna beteckningen för lithiumjonbäddade föreningar som elektrodmaterialbatteri, som främst är beroende av att litiumjoner rör sig mellan positiv och negativ. På grund av brister i materialbearbetningen kommer litiumbatteriet fortfarande att visa en viss sannolikhet för fel under användning eller lagring^[1]Till exempel förekommer en porös elektrod under laddning och utsläpp volymutbyggnad och kontraktion, vilket resulterar i sprickor i partiklarna, som uppstår och expanderar längs de ursprungliga bristerna, vilket resulterar i mekanisk brist i materialet och elektrodstrukturens upplösning, vilket orsakar pulverisering av elektrodmaterialet. Fel i dessa material minskar allvarligt användningsprestanda för litiumbatterier, vilket påverkar tillförlitligheten och säkerheten i deras användning.

Figur 1: Huihong litium-jonbatterier mikro-intelligenta analyssystem

För olika fel problem som uppstår under användningen av litiumbatterier har Huihong Smart Technology skräddarsydd exklusiv programvara för kunderna för att uppfylla alla kundernas behov, med avancerad AI-teknik och bildbearbetningsteknik, som snabbt och noggrant kan genomföra en kristall återförening, sprickning av bollar, bedömning av enhetlig fördelning av sekundära bollar, snittsporer, membranporer och andra litiumbatterier.

1) Identifiering:

Vanligtvis vid förberedelse av triplet positivt material, används sammanfällningsmetoden^[2]Det gör att nanoskala en partikel återförening staplas till sfäriska sekundära partiklar, men denna staplingsstruktur är lätt att bilda sprickor, vilket leder till att batteriets prestanda försämras.

Figur 2: Software Intelligent skiljer split bollar och vanliga bollar

Med Huihong LIBMAS kan du snabbt räkna och beräkna andelen sprickobollar för att få information om sprickobollar för att förbättra processförhållandena, som i figur 2.
Positiva partiklar är vanligtvis en polykristall struktur som bildas av sekundära kulpartiklar, vi lägger bort sekundära kulpartiklar och upptäcker ett stort antal sprickor i partikelsnittet efter cirkulär laddning och utsläpp, som i figur 3. Använd LIBMAS för att identifiera snittsporer för att snabbt få resultat av snittsporer.

Figur 3: Sekundär kulsnitt porer identifiering

2) Identifiering av partiklar:

Positiva tripolara partiklar behöver vanligtvis sinteras vid hög temperatur rent syre, och de sinterade tripolara produkterna har vanligtvis en typisk reunionsform, dvs. bestående av en partikel med en partikelstorlek på cirka några hundra nanometer, sekundära kulor mellan flera och flera dussin mikron. Tidigare användning av manuell statistisk analys, måste mätas manuellt efter SEM-avbildning, stor arbetsbelastning och det finns mänskliga mätfel; Med hjälp av Huihong intelligent analysprogramvara kan du använda ett klick, förenkla processen och snabbt få standardiserade statistiska resultat på kort tid, som i figur 4.

Figur 4: Identifiering av sekundära sfärpartiklar som bildas av en partikel återförening

Partikelstorleken på elektrodmaterialet påverkar batteriets kapacitet, förstoringsegenskaper och cirkulationsegenskaper^[3]. Små partiklar kan förkorta litiumjonspredningsvägen och interna porösa partiklar kan ge fler litiumjonmigreringskanaler. Men för liten partikelstorlek kan leda till låg Kullens effektivitet och fyllningstäthet, vilket påverkar batteriets totala kapacitet. Med hjälp av Huihong LIBMAS kan effektivt identifiera partikelstorlek (längd, bredd, omkrets, område etc.) och fördelning på en gång, som i figur 5.

Figur 5: Programvaran skiljer automatiskt mellan återförenade partiklar och återförenade partikelsnitt

3) Identifiering av monokristallina partiklar:

Jämfört med enskilda nanopartiklar, har grupperingspartiklar fördelar som liten yta, bättre partikelrörlighet, hög komprimeringstäthet och bättre bearbetningsbarhet av elektrodpassage. Under upprepade laddningar och utsläpp av en grupp expanderar och krymper elektroderna ständigt och de inre partiklarna är mycket lätta att bryta. Jämfört med polykristallina positiva material som är lätta att producera partikelkrosning, har många studier^[4,5]Redan började från själva kristallstrukturen att undersöka egenskaperna hos monokristallin triplet positivt material, visar resultaten att monokristallin triplet har bättre mekanisk styrka, vilket hämmar partikelbrott och också bättre termisk stabilitet när det gäller högtemperaturcykler. Sådana studier kräver att exakt identifiera enkristallpartiklar och deras inre tyg, kan LIBMAS automatiskt identifiera enkristallpartiklar med tydliga konturer i återförenade partiklar och mäta och beräkna deras diameter, som i figur 6.

Figur 6: Identifiering av monokristallina partiklar

4) storlek sekundär boll identifiering:

Utöver detta kan Huihong LIBMAS också identifiera alla stora och små sekundära partiklar på bilden och beräkna enhetligheten i fördelningen av stora och små partiklar baserat på arealbedömningen. Som i figur 7.

Figur 7: Identifiering och statistik av enhetlig fördelning av storlek sekundära kulpartiklar

5) Membranporositetsstatistik:

Litiumbatteri membran som en viktig del av litiumbatterier, är en polymer funktionellt material med en nanoskala mikroporisk struktur, dess huvudfunktion är att förhindra kortslutningar vid polkontakt, samtidigt som elektrolytjonar passerar. Relevanta studier bekräftar^[6]Ju jämnare membranets mikroporer är fördelade, desto bättre är batteriets elektriska egenskaper.

Fördelningen av aperturen observeras främst med skannelektronmikroskop (SEM), men endast med naket öga, det finns ett visst fel och ineffektivitet i karakteriseringen av porositeten. För att få en mer exakt bild av materialets porositet är det därför nödvändigt att kombinera bildbearbetningsprogramvara med SEM för att uppfylla behoven av membranporfördelning och dess kvantitativa analys.

Figur 8: Identifiering av membranporer och statistik över porer

Huihong LIBMAS kan snabbt skaffa membranets porositetsinformation, upptäcka membranets porositet, pordiameter och fiberdiameter och statistisk analys, så att bilden beskriver membranytans strukturella detaljer för att förbättra noggrannheten i litiumbatteri membranets porositetsbedömning, som i figur 9.

Analyssystem för främmande ämnen för litiumjonbatterier (LIBIAS)

Klassificeringen av metaller och magnetiska främmande ämnen i litiumetrodommaterial i närvarande bransch har följande tre aspekter: metaller och icke-metalliska stora partiklar, magnetiska främmande ämnen, Cu / Zn monomer^[7]. Främmande föremål införs på ett sätt som råvaror införs och produceras under tillverkningsprocessen. För att effektivt kontrollera innehållet av icke-metall / metall / magnetisk främmande föremål i positivt negativt material för litiumbatterier används vanligtvis professionell utrustning och programvara för att utforma och sammansättningsstatistik av främmande föremål i råvarorna efter den första sietningen. Tidigare används optiska eller manuella mätmetoder i branschen, men dessa traditionella mätmetoder tenderar att ha mer eller mindre brister på noggrannhet, omfattning och konsekvens i dataresultaten, vilket innebär en relativt stor utmaning för exakt detektion. För närvarande är de främmande partiklarnas detektion av litiumbatteri material de främsta problemen: 1) främmande källor, svårt att spåra, 2) stor datamängd, tidskrävande, 3) partiklar lätt att återförenas och identifiera svårt.

Figur 1: Bild av samma partikel under optiskt mikroskop (vänster) och elektronmikroskop (höger) respektive EDS spektrometrisk identifiera partikel huvudkomponenten är Fe

Figur 2: Fördelningen av alla partiklar på filtret under elektroskopbilden

Figur 3: Partikelåterförening på filtret

För att hantera bristerna på traditionell programvara utvecklade Hubei Hong Technology Company, som tillhör Opodong-koncernen, "Li-ion Battery Alien Object Analysis System" (LIBIAS). Detta är ett fullt automatiskt system för rengöringsanalys med exakta, effektiva och enkla funktioner som möjliggör högupplöst BSE-bildinsamling, bildbehandling och kvantitativa tester av element. Inkluderar: 1) ett enkelt testprogram att komma igång med, 2) ett öppet standardbiblioteksredigeringssystem och 3) ett klick för att generera motsvarande rapporteringsdiagram.

Figur 4: Partikeltypen i proportion till kakdiagrammet (vänster), triplet statistikdiagram (höger)

Huihong Smart Technology är en leverantör av applikationslösningar för mikro-intelligent bildanalys inom industrin. Med visionen att "hålla sig till originalitet och leda industriell analys med informationsteknik" kan vi erbjuda användare en lösning för intelligent mikroanalys av litiumbatteri i hela scenariot. Huihong Smart Science & Technology har utvecklat "Lithium Ion Battery Material Micro Intelligent Analysis System (LIBMAS)" och "Lithium Ion Battery Foreign Object Analysis System (LIBIAS)" för att kombinera högupplöst prestanda skanningselektroskop med intelligent analysprogramvara för att lösa analyser relaterade till litiumbatterier från litiumråvaror till positiva och negativa poler, membran och litiumrengöring för att hjälpa forskare att utveckla bättre prestanda litiumprodukter.

Referenser:

[1] Wang Qi-Yu, Wang Shuo, Zhou Ge, Zhang Jie-Nan, Zheng Jie-Yun, Yu Xi-Qian och Li Hong. Framgångar i felsökningsanalysen av litiumbatteri. Acta Phys. Synd. , 2018, 67(12): 128501. doi: 10.7498/aps.67.20180757.

[2] https://doi.org/10.1016/j.powtec.2009.12.002

[3] Yang Xuan, Liang Zheng. Processprinciper och tillämpningar för tillverkning av litiumbatterier [M].

[4] https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.abc3167.

[5] Xiaojianwei, Liu Liangbin, 符泽卫, etc. Enkelkristall LiNi_xCo_ochMn_1-x-yav O₂Forskningsutveckling av material för tripla positiva poler[J]. Batteriindustrin, 2017, 21(2): 51-54.

[6] Mao Jiyong, Xu Hanliang. Effekten av litiumjonbatterier med membran porositet på batteriets prestanda [J]. Guangzhou Chemical, 2018,46(14): 78-80.

[7] Huisheng, Jianyongli, Li Jiang. Studier av processkontroll av lithium-elektrod material metaller och magnetiska främmande föremål [J].Världens färgmetaller, 2021(17):166-168.