Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται ευρέως στην καθημερινότητά μας λόγω των πλεονεκτημάτων της καθαριότητας, της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας και των καλών κυκλικών επιδόσεων. Ειδικά τα τελευταία χρόνια, η ταχεία ανάπτυξη των νέων ενεργειακών οχημάτων, των σταθμών αποθήκευσης ενέργειας, η χρήση μπαταριών ιόντων λιθίου υπερβαίνει τη φαντασία, ένα νέο ενεργειακό αυτοκίνητο έχει ενσωματώσει χιλιάδες μπαταρίες, μέχρι μερικές εκατοντάδες κιλά, τεράστια ποσότητα μπαταριών συγκεντρώνεται μαζί, θέματα ασφαλείας είναι ιδιαίτερα σημαντικά. Τα τελευταία χρόνια, τα ηλεκτρικά οχήματα με μπαταρίες λιθίου, τα αυτοκίνητα και οι σταθμοί αποθήκευσης ενέργειας έχουν συμβεί εκρήξεις, ως εκ τούτου, η έρευνα για την ποιότητα και την ασφάλεια των μπαταριών λιθίου όλο και περισσότερο δίνεται σημασία και η τεχνολογία ελέγχου ποιότητας των μπαταριών λιθίου έχει επίσης θέσει υψηλότερες απαιτήσεις, που καλύπτουν τα θετικά και αρνητικά υλικά πόδου, τη διάφραση, το φύλλο χαλκού, το φύλλο αλουμινίου

Η Opel και ο Όμιλος ασχολούνται μακρόχρονα με τη μικροανάλυση στον τομέα των οπτικών και ηλεκτροσκόπιων, μέσω της επικοινωνίας με ένα ευρύ φάσμα πελατών, βρήκαμε ότι η μικροανάλυση των πελατών σήμερα είναι χαμηλή απόδοση, οι ανθρώπινοι υποκειμενικοί παράγοντες έχουν μεγάλη επίδραση, μη τυποποίηση και άλλα προβλήματα, για αυτό ιδρύσαμε την εταιρεία τεχνολογίας Huihong, χρησιμοποιώντας έξυπνο λογισμικό για την αυτοματοποίηση και τυπο

Συστήματα μικροεννοίας ανάλυσης υλικών μπαταριών ιόντων λιθίου (LIBMAS)

Η μπαταρία ιόντων λιθίου αναφέρεται στη γενική ονομασία της μπαταρίας υλικού ηλεκτροδίου με ενσωματωμένες ενώσεις ιόντων λιθίου, βασίζεται κυρίως στην κίνηση ιόντων λιθίου μεταξύ θετικών και αρνητικών πόδων για να λειτουργήσει. Λόγω ελαττωμάτων στη διαδικασία επεξεργασίας υλικών, η μπαταρία λιθίου εξακολουθεί να παρουσιάζει ορισμένες πιθανότητες αποτυχίας κατά τη διάρκεια της χρήσης ή της αποθήκευσης^[1]Για παράδειγμα, το πορώδες ηλεκτρόδιο επεκτείνεται και συρρικνώνεται κατά τη διάρκεια της φόρτισης και της εκφόρτισης, προκαλώντας σταδιακά ρωγμές στα σωματίδια, οι οποίες αναπτύσσονται και επεκτείνονται κατά μήκος των αρχικών ελαττωμάτων, προκαλώντας μηχανική ρήξη του υλικού και διάλυση της δομής του ηλεκτροδίου, προκαλώντας σκόνη του υλικού του ηλεκτροδίου. Οι αποτυχίες αυτών των υλικών μειώνουν σοβαρά τις επιδόσεις χρήσης των μπαταριών λιθίου, επηρεάζοντας την αξιοπιστία και την ασφάλεια της χρήσης τους.

Σχήμα 1: Συστήματα μικροεννοίας ανάλυσης μπαταριών ιόντων λιθίου Huihong

Για διάφορα προβλήματα αποτυχίας που προκύπτουν κατά τη διάρκεια της χρήσης μπαταριών λιθίου, η τεχνολογία Huihong Smart Technology προσαρμόζει το αποκλειστικό λογισμικό για τους πελάτες, ικανοποιώντας όλες τις ανάγκες των πελατών, χρησιμοποιώντας προηγμένη τεχνολογία AI και τεχνολογία επεξεργασίας εικόνας, μπορεί να πραγματοποιήσει γρήγορα και ακριβώς την αναγνώριση μονοκρυσταλλικής επανένωσης, την αναγνώριση σπασμένης σφαίρας, την ομοιόμορφη κρίση της κατανομής δευτερεύουσας σφαίρας σωματιδίων, τις στατιστικές πόρω

1) αναγνώριση:

Συνήθως, κατά την προετοιμασία τριπλών θετικών υλικών, χρησιμοποιείται μέθοδος συνκαθίζησης^[2]Η ανασύνδεση ενός σωματιδίου νανοκλίμακα συσσωρεύεται σε σφαιρικά δευτερεύοντα σωματίδια, αλλά αυτή η συσσωρευτική δομή είναι εύκολη να σχηματίσει ρωγμές που οδηγούν σε υποβάθμιση των επιδόσεων της μπαταρίας.

Εικόνα 2: Το λογισμικό διακρίνει έξυπνα τις σπασμένες μπάλες από τις συνηθισμένες μπάλες

Μέσω του HUIHONG LIBMAS, μπορείτε να μετρήσετε γρήγορα και να υπολογίσετε το ποσοστό της σπασμένης σφαίρας, να λάβετε πληροφορίες για τις σπασμένες σφαίρες, βελτιώνοντας έτσι τις συνθήκες της διαδικασίας, όπως στην εικόνα II.
Το εσωτερικό των θετικών σωματιδίων είναι συνήθως μια πολυκρισταλλική δομή που σχηματίζεται από δευτερεύοντα σφαιρικά σωματίδια, αφήνουμε τα δευτερεύοντα σφαιρικά σωματίδια μακριά και διαπιστώνουμε ότι η τομή των σωματιδίων μετά την κυκλική φόρτιση και εκφόρτιση εμφανίζεται σε μεγάλο αριθμό ρωγμών, όπως στην εικόνα 3. Χρησιμοποιήστε το LIBMAS για να αναγνωρίσετε τους πόρους τομής και να λάβετε γρήγορα αποτελέσματα για τους πόρους τομής.

Εικόνα 3: Δεύτερη αναγνώριση πόρων τμήματος σφαίρας

2) Αναγνώριση σωματιδίων:

Τα θετικά τριπολικά σωματίδια συνήθως χρειάζονται να συγκολληθούν σε υψηλές θερμοκρασίες καθαρού οξυγόνου, και τα τριπολικά προϊόντα που έχουν συγκολληθεί έχουν συνήθως μια τυπική μορφή επανένωσης, δηλαδή αποτελούμενα από ένα σωματίδιο με μέγεθος σωματιδίων περίπου μερικών εκατοντάδων νανομετρών, μεταξύ μερικών και δεκάδων μικρομέτρων. Στο παρελθόν, χρησιμοποιώντας τεχνητή στατιστική ανάλυση, πρέπει να μετρηθεί με το χέρι μετά την απεικόνιση SEM, μεγάλο φορτίο εργασίας και υπάρχει ανθρώπινο σφάλμα μέτρησης. Χρησιμοποιώντας το λογισμικό έξυπνης ανάλυσης Huihong, μπορείτε να λειτουργήσετε με ένα κλικ, να απλοποιήσετε τη διαδικασία και να αποκτήσετε γρήγορα τυποποιημένα στατιστικά αποτελέσματα σε σύντομο χρονικό διάστημα, όπως στην εικόνα 4.

Σχήμα 4: Δεύτερη αναγνώριση σφαιρικών σωματιδίων που σχηματίζονται από μια επανένωση σωματιδίων

Το μέγεθος σωματιδίων του υλικού ηλεκτροδίου επηρεάζει την χωρητικότητα, τις επιδόσεις μεγέθυνσης και τις κυκλικές επιδόσεις της μπαταρίας^[3]. Τα μικρά σωματίδια μεγέθους μπορούν να συντομεύσουν τη διαδρομή διάδοσης στερεής φάσης ιόντων λιθίου και τα εσωτερικά πορώδη σωματίδια μπορούν να παρέχουν περισσότερα κανάλια μετανάστευσης ιόντων λιθίου. Ωστόσο, το υπερβολικά μικρό μέγεθος σωματιδίων μπορεί να οδηγήσει σε χαμηλή απόδοση και πυκνότητα πλήρωσης του Cullen, επηρεάζοντας τη συνολική χωρητικότητα της μπαταρίας. Με το LIBMAS μπορεί να αναγνωριστεί αποτελεσματικά το μέγεθος σωματιδίων (μήκος, πλάτος, περίμετρος, περιοχή κλπ.) και η κατανομή, όπως στην εικόνα 5.

Σχήμα 5: Το λογισμικό διακρίνει αυτόματα τα σωματίδια επανένωσης και τις τομείς σωματιδίων επανένωσης

3) αναγνώριση μονοκρυσταλλικών σωματιδίων:

Σε σύγκριση με τα μεμονωμένα νανοσωματίδια, τα σωματίδια του ομοιόμορφου έχουν πλεονεκτήματα όπως το μικρότερο μέγεθος από την επιφάνεια, η καλύτερη κινητικότητα των σωματιδίων, η υψηλή πυκνότητα συμπίεσης και η καλύτερη επεξεργασιμότητα των ηλεκτροδίων. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της επαναλαμβανόμενης φόρτισης και εκφόρτισης του συγκροτήματος, τα ηλεκτρόδια διευρύνονται και συρρικνώνονται συνεχώς και τα εσωτερικά σωματίδια είναι πολύ εύκολα να σπάσουν. Σε σύγκριση με πολυκρισταλλικά θετικά υλικά που παράγουν εύκολα σωματίδια, πολλές μελέτες^[4,5]Έχει αρχίσει από την ίδια τη κρυστάλλινη δομή για να διερευνήσει τις ιδιότητες του μονοκρυσταλλικού τριπλού θετικού πολικού υλικού, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το μονοκρυσταλλικό τριπλό έχει καλύτερη μηχανική αντοχή, με αποτέλεσμα την καταστολή της σπάσης σωματιδίων και καλύτερη θερμική σταθερότητα στον κύκλο υψηλών θερμοκρασιών. Τέτοιες μελέτες απαιτούν την ακριβή αναγνώριση των μονοκρυσταλλικών σωματιδίων και των εσωτερικών υφασμάτων τους, και το LIBMAS μπορεί να αναγνωρίσει αυτόματα τα μονοκρυσταλλικά σωματίδια με σαφή περιγραφή στα σωματίδια επανένωσης και να μετρήσει και να μετρήσει τη διάμετρό τους, όπως στην εικόνα 6.

Σχήμα 6: Αναγνώριση μονοκρυσταλλικών σωματιδίων

4) Δεύτερη αναγνώριση μπάλας μεγέθους:

Επιπλέον, το LIBMAS μπορεί να αναγνωρίσει με ακρίβεια όλα τα μεγάλα και τα μικρά σωματίδια στην εικόνα και να υπολογίσει την ομοιόμορφη κατανομή των μεγάλων και των μικρών σωματιδίων με βάση την κρίση της περιοχής. Όπως στην εικόνα 7.

Σχήμα 7: Αναγνώριση ομοιόμορφης κατανομής σωματιδίων μεγέθους δεύτερης σφαίρας και στατιστικές

5) Στατιστικές διαχωριστικών πόρων:

Η διάφραση μπαταριών λιθίου, ως σημαντικό συστατικό της μπαταρίας λιθίου, είναι πολυμοριακό λειτουργικό υλικό με δομή μικροπόρων νανοκλίμακας, η κύρια λειτουργία του είναι να αποτρέψει την επαφή των πολών και να συμβεί βραχυκύκλωμα, επιτρέποντας ταυτόχρονα να περάσουν τα ιόντα ηλεκτρολυτών. Οι σχετικές μελέτες επιβεβαίωσαν^[6]Όσο πιο ομοιόμορφα κατανέμεται το διάτρωμα των μικροπόρων της διάφραξης, τόσο καλύτερες είναι οι ηλεκτρικές επιδόσεις της μπαταρίας.

Η κατανομή του διάμετρου παρατηρείται κυρίως με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM), αλλά μόνο με γυμνό μάτι παρατηρείται η εικόνα, η χαρακτήριση του πόρου είναι κάποια σφάλμα και ανεπαρκή. Ως εκ τούτου, για να αποκτήσετε πιο ακριβή εικόνα του πόρου του υλικού, χρειάζεται να συνδυάσετε το λογισμικό επεξεργασίας εικόνας με το SEM για να επιτύχετε τις ανάγκες κατανομής πόρων διαμεμβράνης και την ποσοτική ανάλυσή τους.

Σχήμα 8: Αναγνώριση πόρων διαμεμβράνης και στατιστικές πόρων

Το HUIHONG LIBMAS μπορεί να αποκτήσει γρήγορα πληροφορίες για το πόρος της διάφρασης, να ανιχνεύσει το πόρος της διάφρασης, τη διάμετρο του πόρου και τη διάμετρο των ινών και να την αναλύσει στατιστικά, έτσι ώστε να περιγράψει εικονικά τις δομικές λεπτομέρειες της επιφάνειας της διάφρασης και να βελτιώσει την ακρίβεια της αξιολόγησης του πόρου της διάφρασης μπαταρίας λιθίου, όπως στην εικ

Σύστημα ανάλυσης ξένων αντικειμένων μπαταριών ιόντων λιθίου (LIBIAS)

Η ταξινόμηση των μετάλλων και των μαγνητικών ξένων αντικειμένων στα υλικά ηλεκτροπόδων λιθίου στη βιομηχανία έχει τις ακόλουθες τρεις πτυχές: Μεταλλικά και μη μεταλλικά μεγάλα σωματίδια, μαγνητικά ξένα αντικείμενα, Cu / Zn μονομορφία^[7]. Ο τρόπος εισαγωγής ξένων αντικειμένων είναι η εισαγωγή πρώτων υλών και η παραγωγή τους. Για τον αποτελεσματικό έλεγχο της περιεκτικότητας σε μη μεταλλικά / μεταλλικά / μαγνητικά ξένα αντικείμενα στα θετικά και αρνητικά υλικά μπαταριών ιόντων λιθίου, συνήθως χρησιμοποιείται επαγγελματικός εξοπλισμός και λογισμικό για τη μορφή και τη σύνθεση των ξένων σωματιδίων στις πρώτες ύλες μετά την πρώτη οθόνηση. Η βιομηχανία έχει χρησιμοποιήσει οπτικά γυαλιά ή χειροκίνητες μεθόδους μέτρησης, ωστόσο αυτές οι παραδοσιακές μεθόδοι ανίχνευσης συχνά έχουν λιγότερο ή περισσότερο ελλείψεις στην ακρίβεια, την ολοκλήρωση και τη συνέπεια των αποτελεσμάτων των δεδομένων, δημιουργώντας μεγαλύτερες προκλήσεις για την ακρίβεια της ανίχνευσης. Επί του παρόντος, η ανίχνευση ξένων σωματιδίων στα υλικά μπαταριών λιθίου αντιμετωπίζει τα κύρια προβλήματα: 1) ευρεία πηγή ξένων σωματιδίων, δύσκολη ανιχνεύσιμο, 2) μεγάλη ποσότητα δεδομένων, απαιτεί χρόνο και δύσκολη προσπάθεια, 3) εύκολη επανένωση σωματιδίων και υψηλή δυσκολία αναγνώρισης.

Εικόνα 1: Η εικόνα του ίδιου σωματιδίου στο οπτικό μικροσκόπιο (αριστερά) και το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο (δεξιά) και το φάσματο EDS αναγνωρίζουν το κύριο συστατικό του σωματιδίου Fe

Εικόνα 2: Η κατανομή όλων των σωματιδίων στο φίλτρο κάτω από την εικόνα ηλεκτροσκόπιου

Σχήμα 3: Η επανένωση σωματιδίων στη μεμβράνη φίλτρου

Για να αντιμετωπίσει τις ελλείψεις του παραδοσιακού λογισμικού, η Opel και η εταιρεία Huihong Technologies του ομίλου ανέπτυξαν το "σύστημα ανάλυσης ξένων αντικειμένων μπαταριών ιόντων λιθίου" (LIBIAS). Πρόκειται για ένα πλήρως αυτοματοποιημένο σύστημα ανάλυσης καθαριότητας που ενσωματώνει ακριβείς, αποτελεσματικές και εύκολες λειτουργίες για τη λήψη εικόνων BSE υψηλής ευκρίνειας και την επεξεργασία εικόνων, την ποσοτική δοκιμή στοιχείων και άλλες λειτουργίες. Περιλαμβάνει: 1) ένα εύκολο πρόγραμμα δοκιμής για να ξεκινήσετε, 2) ένα ανοιχτό πρότυπο σύστημα επεξεργασίας βιβλιοθήκης και 3) δημιουργία διαγραμμάτων αναφορών με ένα κλικ.

Σχήμα 4: Τύπος σωματιδίων (αριστερά), τριαδική στατιστική εικόνα (δεξιά)

Η HUIHONG Smart Technology είναι ένας πάροχος υπηρεσιών εφαρμογών μικροευφυής ανάλυσης εικόνας στον βιομηχανικό τομέα. Με το όραμα "να παραμείνει πρωτότυπος και να οδηγήσει τη βιομηχανική ανάλυση με την τεχνολογία πληροφοριών", μπορεί να παρέχει στους χρήστες μια πλήρη σενάριο ευφυών λύσεων μικροανάλυσης μπαταριών λιθίου. Το σύστημα μικροεννοίας ανάλυσης υλικών μπαταριών ιόντων λιθίου (LIBMAS) και το σύστημα ανάλυσης ξένων αντικειμένων μπαταριών ιόντων λιθίου (LIBIAS) που αναπτύχθηκε από την Huihong Smart Technology συνδυάζουν το ηλεκτροσκόπιο σάρωσης υψηλής ανάλυσης με το έξυπνο λογισμικό ανάλυσης για την επίλυση μιας ολόκληρης σειράς αναλύσεων που σχετίζονται με μπαταρίες ιόντων λιθίου από τις πρώτες ύλες λιθίου, τα θετικά και αρνητικά πόλα, τη διάφραση και την ηλεκτρική καθαριότητα λιθίου, βοηθώντας τους ερευνητές να αναπτύξουν

Αναφορές:

[1] Wang Qi-Yu, Wang Shuo, Zhou Ge, Zhang Jie-Nan, Zheng Jie-Yun, Yu Xi-Qian, Li Hong. Πρόοδος στην ανάλυση αποτυχίας της μπαταρίας λιθίου. Acta Phys. Αμαρτία. , 2018, 67(12): 128501. doi: 10.7498/aps.67.20180757.

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

[3] Γιανγκ Σάο Μπιν, Λιανγκ Τζενγκ. Αρχή και εφαρμογή της διαδικασίας κατασκευής μπαταριών ιόντων λιθίου [M].

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

[5] Xu Jianwei, Λιου Λιανμπίν, Φουνζέουεϊ, κλπ. μονοκρυσταλλικό LiNi_ΧΗ Co_καιΜν_1-Χ-ΥΟ₂Πρόοδος της έρευνας για τα υλικά τριών θετικών πόλων[J]. Βιομηχανία μπαταριών, 2017, 21(2): 51-54.

[6] Mao Jieyong, Xu Hanliang. Η επίδραση των διαχωριστικών πόρων των μπαταριών ιόντων λιθίου στις επιδόσεις των μπαταριών [J]. Guangzhou Chemical, 2018,46(14): 78-80.

[7] Huisheng, Jianyongli, Li Jiang. Μελέτη για τον έλεγχο διεργασιών των μετάλλων και των μαγνητικών ξένων αντικειμένων των υλικών ηλεκτροποθέτων λιθίου [J].World Chromatic Metals, 2021(17):166-168.