利用X射線技術(shù)，對鋰離子電池的金屬異物進行檢測，通過這種方式來提高電池的安全性和合格率。今天分享的內(nèi)容是分三部分：第一，日立和鋰離子電池金屬檢測儀器開發(fā)的背景；第二，介紹設(shè)備；第三，介紹日立生產(chǎn)線。

眾所周知，全世界都在強化環(huán)境保護，作為使用清潔能源的電動汽車，已然成為當今世界交通工具的發(fā)展趨勢。這里面有一張圖，是電動汽車全球銷售的預(yù)測圖，在圖里面也可以看得出來，跟藍色部分（混合動力汽車，藍色部分每年的增速是比較穩(wěn)定相比，青色和橙色（插片式混動、純電動），它們是要高于混合動力的汽車增幅。鋰離子在向小型化、高能量型的方向轉(zhuǎn)變。作為電動汽車的動力能源，鋰離子電池曾經(jīng)在小型的電子產(chǎn)品當中出現(xiàn)過發(fā)熱、易爆的現(xiàn)象，因此，它作為汽車里的動力能源，安全性和品質(zhì)管理就顯得尤為重要。

除了安全性之外，電池的使用壽命、使用特點、可生產(chǎn)性、生產(chǎn)成本，也是越來越受到生產(chǎn)企業(yè)的重視。如果說我們在電池里面混入金屬異物，就有可能導致電池內(nèi)部的短路。電池一短路，就有可能降低電池的性能，從而還會導致電池發(fā)熱發(fā)燙，甚至是著火。從1995年到現(xiàn)在，也出現(xiàn)過很多的異物，而導致電車著火的事故。當然，作為我們生產(chǎn)企業(yè)而言，必然是希望在生產(chǎn)過程當中盡量地減少金屬異物的混入。

我們來看一下，如果鋰離子電池混入了金屬異物會出現(xiàn)什么情況，如果出現(xiàn)大顆粒的金屬異物，在使用的時候就有可能造成金屬異物直接穿透隔膜，就會形成短路，短時間內(nèi)就會讓電池發(fā)熱發(fā)燙，甚至是著火。如果是混入小的金屬異物，可能不會馬上出現(xiàn)發(fā)熱、發(fā)燙和著火，但是，金屬異物在長期的沖撞過程當中會有離子化的過程，離子化會慢慢沉積，沉積了之后會逐漸形成電池內(nèi)的短路，這也是很危險的。它直接的影響當然是導致電池的電壓下降，影響鋰電池的使用效能。

再來看一下金屬異物跟企業(yè)的關(guān)聯(lián)性，剛剛說混入大型金屬異物會立即造成電池的短路，產(chǎn)品生產(chǎn)出來就是不合格的產(chǎn)品，這對于企業(yè)有什么影響？肯定是影響了企業(yè)的生產(chǎn)成本。影響生產(chǎn)成本不說，有可能還會影響企業(yè)的生產(chǎn)計劃、供應(yīng)商的供貨計劃等等。如果是微小的金屬異物，它不會像大顆粒金屬異物會馬上短路，但是長期的沖撞過程就會慢慢形成短路。如果說在微小異物當中，數(shù)量比較多的話，還可能會加速短路的情況。

這種情況也會生產(chǎn)出隱性的不良產(chǎn)品，這種產(chǎn)品如果走進市場，就會出現(xiàn)電池性能下降，將來會影響企業(yè)口碑之類的?；烊胧菢O微小的異物，它相對于微小異物，風險低一些。電池里面微小數(shù)量很多的話，離子化的速度可能會加快，這樣也會形成電池的不良性能。

能夠快速檢測金屬異物，對于企業(yè)來說是非常重要的。伴隨著鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的快速成長，還有電池產(chǎn)品產(chǎn)量的極速增加，對于金屬異物檢測需求也是與日俱增。日立公司從原來已有的X射線熒光設(shè)備當中做了改進，增加了一套透射X射線，在增加了投射X射線之后，有了一套快速應(yīng)對金屬異物的檢測，包括尺寸、數(shù)量、以及異物的元素分析的產(chǎn)品。

下面，我來簡單的介紹一下這款產(chǎn)品。大家都知道X射線是一種電磁波，最大的特性就是具有穿透作用，首先可以通過投射X射線對樣品進行投射，投射完了之后，就可以發(fā)現(xiàn)隱藏在樣品當中的金屬異物。通過X射線光電效應(yīng)，不破壞樣品的情況下對樣品進行元素分析，以此確定元素的異物成分。EA8000對鋰電池使用的隔膜、電極板和導電助劑進行異物的檢測，下面我們來具體看看。

整個是反映了EA8000工作原理，首先是利用X射線的透徹技術(shù)，把樣品放在樣品臺上，通過投射X射線對樣品進行掃描，掃描完了之后會出現(xiàn)什么信息呢？就會出現(xiàn)金屬異物的大?。ǔ叽纾?，以及在樣品當中異物的數(shù)量、異物在電池的位置信息。會出現(xiàn)：異物位置、異物尺寸和異物的數(shù)量信息。再利用熒光部分，它對投射發(fā)現(xiàn)的每一個金屬異物點進行熒光掃描，掃描完了之后，就會出現(xiàn)異物的元素成分的分析。最右邊就是EA8000的外觀圖。

這是測試隔膜的案例，我們可以把一張大約A4紙尺寸大小的隔膜，直接放在樣品臺上，讓ET進行投射掃描。所畫的這么大的隔膜，大約只需要3分鐘左右。掃描完了之后再看綠色部分，這是發(fā)現(xiàn)的綠色異物點，不僅是異物的坐標，還有異物的尺寸，還能看到隔膜上的異物數(shù)。測出來這些信息之后，然后對每一個異物進行透徹掃描，投射之前會把異物尺寸以圖象的形式放大，放大完了之后就會進行異物點的熒光掃描，掃描的同時就會產(chǎn)生輪廓圖，產(chǎn)生輪廓圖之后就會根據(jù)輪廓圖來識別異物點的元素成分。

下面這個是測量導電助劑的案例，可以取適量的導電助劑粉末，裝入塑料袋，再借助簡單的工具在塑料袋里面攤平，直接就可以測量了。首先是投射X射線做投射，投射完了之后，所有的異物都會顯示出來，之后再用熒光X射線對異物點進行單獨的掃描，之后就會出現(xiàn)輪廓圖，以及根據(jù)輪廓圖來識別異物點是包含哪些金屬元素。

下面這兩個圖是掃描過程當中異物點的顏色和周圍分異物區(qū)域的區(qū)分，這是對正極板的測試，它能把極片直接放在樣品臺上掃描，就會掃描出異物，針對每一個異物做一個單獨的元素分析。接下來我們來了解一下EA8000應(yīng)用范圍，我們知道電池生產(chǎn)過程要經(jīng)過很多的工藝環(huán)節(jié)，EA8000可以從原材料入場進行檢測，一直到層壓，整個工藝環(huán)節(jié)都可以使用EA8000，隨時都能進行異物的檢測。

最后總結(jié)一下EA8000的應(yīng)用和使用效果，從前面的幾個測試案例當中，我們可以了解到EA8000能從大的樣品面積當中搜尋極微小的金屬異物，以此確定異物的元素和成分；它能對導電助積輕元素的粉末直接進行檢測，也能把隱藏在粉末里面的金屬異物、大小、數(shù)量、元素成分同時給測出來；還能對電極板進行異物檢測，也能得到元素的數(shù)量、尺寸和元素成分。

隨著電動汽車市場的激速擴大，為了滿足LIB的大量生產(chǎn)的品質(zhì)管理要求，EA8000能夠有效地、快速的應(yīng)對金屬異物的尺寸、數(shù)量、元素成分分析的應(yīng)對能力。

最后，我來介紹一下日立企業(yè)在本次展位展出的產(chǎn)品，首先是分析設(shè)備，包括我剛剛介紹的EA8000、X射線分析儀，還有熱分析儀、原子吸收分光廣度計；還有電子顯微鏡，包括掃描電鏡、投射電競；還有電池制造設(shè)備：疊片機、組裝機、干燥房等等。我們的展位是7A98，歡迎大家蒞臨展位參觀、訪問和技術(shù)交流。

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