Литий - ионные батареи широко используются в нашей повседневной жизни из - за их чистоты, высокой плотности энергии и хорошей циркуляции. Особенно в последние годы, быстрое развитие новых энергетических транспортных средств, аккумуляторных электростанций, использование литий - ионных батарей выходит за рамки воображения, новый энергетический автомобиль интегрирует тысячи батарей, до нескольких сотен килограммов, огромное количество батарей сосредоточено вместе, проблема безопасности особенно важна. В последние годы литиевые аккумуляторные электромобили, автомобили и аккумуляторные электростанции пострадали от взрывов, поэтому исследования качества и безопасности литиевых батарей все больше привлекают внимание людей, технология контроля качества литиевых батарей также выдвигает более высокие требования, которые охватывают положительные и отрицательные полярные материалы, диафрагму, медную фольгу, алюминиевую фольгу и даже внешние упаковочные материалы.

Obbo и Группа уже давно занимаются микроанализом в области оптических и электрических зеркал, благодаря общению с широким кругом клиентов, мы обнаружили, что в настоящее время микроанализ клиентов имеет проблемы низкой эффективности, субъективные факторы человека оказывают большое влияние, не стандартизируются и т. Д., Для этого мы создали Huihong Technology Company, используя интеллектуальное программное обеспечение для достижения автоматизации и стандартизации микроанализа.

Система микроинтеллектуального анализа материалов литий - ионных батарей (LIBMAS)

Литий - ионная батарея относится к общему термину литий - ионного встроенного соединения в качестве электродного материала батареи, которая в основном полагается на литий - ионные ионы, перемещающиеся между положительными и отрицательными полюсами. Из - за дефектов в процессе обработки материалов литиевые батареи все еще имеют определенную вероятность отказа во время использования или хранения^[1]Например, пористые электроды в процессе зарядки и разрядки имеют объемное расширение и сжатие, что приводит к постепенному образованию трещин в частицах, которые прорастают и расширяются вдоль первоначальных дефектов, что приводит к механическому разрыву материала и разрушению структуры электрода, что приводит к опылению электродного материала. Отказ этих материалов значительно снижает эксплуатационные характеристики литиевых батарей, что влияет на надежность и безопасность их использования.

Рисунок 1: Система микроинтеллектуального анализа литий - ионных батарей Huihong

В ответ на различные проблемы с отказом, возникающие в процессе использования литиевых батарей, Huihong Intelligent Technology адаптировала эксклюзивное программное обеспечение для клиентов, чтобы удовлетворить все потребности клиентов, используя передовую технологию AI и технологию обработки изображений, можно быстро и точно проводить анализ материалов литиевых батарей, таких как идентификация монокристаллического воссоединения, идентификация трещинного шара, определение однородности распределения вторичных частиц, статистика пористости сечения, статистика пористости диафрагмы и т.д.

1) Идентификация:

Обычно при подготовке трехкомпонентного положительного материала применяется метод совместного осаждения.^[2]Объединение первичных частиц наноуровня накапливается в сферические вторичные частицы, но эта структура накопления может легко образовывать трещины, что приводит к снижению производительности батареи.

Рисунок II: Программный интеллект различает трещины и обычные шары

С помощью Huihong LIBMAS можно быстро подсчитать и вычислить долю трещин трещин трещин трещин трещин трещин в трещинах трещин, тем самым улучшив технологические условия, как показано на рисунке II.
Позитивные частицы, как правило, представляют собой поликристаллическую структуру, образованную вторичными сферическими частицами, которые мы выбрасываем и обнаруживаем большое количество трещин в сечении частиц после циклического заряда и разряда, как показано на рисунке III. Используйте LIBMAS для идентификации пористости сечения и быстрого получения результатов пористости сечения.

Рисунок III: Идентификация пористости сечения вторичного шара

2) Идентификация полимерных частиц:

Позитивные трехкомпонентные частицы обычно должны спекать при высокой температуре чистого кислорода, а спеченные трехкомпонентные продукты, как правило, имеют типичную форму агрегата, то есть вторичные частицы, состоящие из первичных частиц диаметром около нескольких сотен нанометров, от нескольких до дюжины микрон. В прошлом использовался ручной статистический анализ, который требовал измерения вручную один за другим после визуализации SEM, с большой рабочей нагрузкой и с ошибками антропогенных измерений; Используя программное обеспечение для интеллектуального анализа Huihong, вы можете работать в одном клике, упрощать процесс и быстро получать стандартизированные статистические результаты за короткий промежуток времени, как показано на рисунке IV.

Рисунок IV: Квадратное распознавание частиц, образующихся в результате воссоединения частиц

Размер частиц электродного материала влияет на емкость, увеличение и циклические свойства батареи^[3]Малогабаритные частицы могут сократить путь твердофазной диффузии ионов лития, а внутренние пористые частицы могут обеспечить больше каналов миграции ионов лития. Однако слишком малый размер частиц может привести к низкой эффективности кулона и плотности наполнения, что повлияет на общую емкость батареи. Благодаря Hyhong LIBMAS можно эффективно идентифицировать размер однократной частицы (длина, ширина, периметр, площадь и т. Д.), а также распределение, как показано на рисунке V.

Рисунок 5: Программное обеспечение автоматически различает сечение воссоединившихся частиц и воссоединившихся частиц

3) Идентификация монокристаллических частиц:

По сравнению с отдельными наночастицами, полимерные частицы имеют преимущества меньшего размера поверхности, хорошей текучести частиц, высокой плотности уплотнения и хорошей обрабатываемости электродной пасты. Тем не менее, во время повторной зарядки и разрядки агрегата электроды постоянно расширяются и сжимаются, а внутренние частицы легко ломаются. По сравнению с поликристаллическими положительными материалами, которые легко производят измельчение частиц, многие исследования^[4,5]Начато изучение свойств монокристаллического триполярного материала, начиная с самой кристаллической структуры, и результаты показывают, что монокристаллические триады имеют лучшую механическую прочность, тем самым подавляя дробление частиц, а также имеют лучшую тепловую стабильность в высокотемпературном цикле. Такие исследования требуют точной идентификации монокристаллических частиц и их внутреннего распределения, и Hyhong Technology LIBMAS может автоматически идентифицировать монокристаллические частицы с четкими контурами в воссоединенных частицах и измерять и подсчитывать их диаметр, как показано на рисунке VI.

Рисунок VI: Идентификация монокристаллических частиц

4) Квадратное распознавание шаров:

Кроме того, LIBMAS может точно идентифицировать все крупные вторичные частицы и мелкие частицы на изображении, рассчитывая однородность распределения больших и малых частиц в зависимости от площади. Как показано на диаграмме VII.

Рисунок VII: Определение и статистика однородности распределения частиц второго порядка

5) Статистика пористости диафрагмы:

В качестве важной части литиевой батареи диафрагма литиевой батареи является высокомолекулярным функциональным материалом с нанометровой микропористой структурой, основная функция которой заключается в предотвращении короткого замыкания при двухполюсном контакте и в то же время пропускании ионов электролита. Соответствующие исследования подтверждают^[6]Чем более равномерно распределены микропористые отверстия диафрагмы, тем лучше электрические свойства батареи.

Распределение апертуры в основном наблюдалось с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM), но изображение наблюдалось только невооруженным глазом, что привело к некоторой ошибке и неэффективности в представлении пористости. Таким образом, для более точного получения пористости материала программное обеспечение для обработки изображений должно быть объединено с SEM для удовлетворения потребностей в распределении пористости диафрагмы и ее количественном анализе.

Рисунок VIII. Распознавание пористости диафрагмы и статистика пористости

Huihong LIBMAS может быстро получить информацию о пористости диафрагмы, обнаружить пористость диафрагмы, диаметр пористости и диаметр волокна и провести статистический анализ, чтобы визуально описать структурные детали поверхности диафрагмы и повысить точность оценки пористости диафрагмы литиевой батареи, как показано на рисунке IX.

Система анализа инородных тел литий - ионных батарей (LIBIAS)

В настоящее время отраслевая классификация металлов и магнитных инородных тел в литий - электрических положительных материалах имеет следующие три основных аспекта: большие металлические и неметаллические частицы, магнитные инородные тела, мономеры Cu / Zn^[7]. Инородное вещество вводится таким образом, что сырье ввозится и образуется в процессе изготовления. Чтобы эффективно контролировать содержание неметаллических / металлических / магнитных инородных тел в положительных и отрицательных полярных материалах литий - ионных батарей, обычно используется профессиональное оборудование и программное обеспечение для статистики формы и состава инородных частиц в сырье после первоначального сита. В прошлом в промышленности использовались оптические зеркала или ручные измерения, но эти традиционные методы обнаружения часто имеют более или менее недостатки в точности, полноте и последовательности результатов данных, что создает большие проблемы для точного обнаружения. В настоящее время обнаружение инородных частиц в материале литиевой батареи в основном сталкивается с проблемами: 1) широкий источник инородного тела, трудно проследить происхождение, 2) объем данных большой, трудоемкий и трудоемкий, 3) частицы легко воссоединиться, высокая сложность идентификации.

Рисунок 1: Изображения одной и той же частицы под оптическим микроскопом (слева), электронным микроскопом (справа) и энергетическим спектром EDS идентифицируют частицы с основным компонентом Fe

Рисунок II: Распределение всех частиц на фильтрующей пленке под зеркальным изображением

Рисунок III: Соединение частиц на фильтрующей мембране

В ответ на недостаток традиционного программного обеспечения компания Huihong Technology, входящая в состав Obbo, разработала « систему анализа инородного тела литий - ионных батарей» (LIBIAS). Это полностью автоматическая система анализа чистоты, которая объединяет в себе точные, эффективные и простые в эксплуатации функции, которые могут выполнять такие функции, как сбор изображений высокой четкости BSE и обработка изображений, количественное тестирование элементов. В том числе: 1) Простая программа тестирования в верхней руке, 2) Открытая стандартная система редактирования библиотеки, 3) Один щелчок для создания диаграммы соответствующего отчета.

Рисунок IV: Типы частиц в процентах от пирожных диаграмм (слева), тройная статистическая диаграмма (справа)

Huihong Intelligent Technology - это поставщик прикладных решений для микроинтеллектуального анализа изображений, ориентированный на промышленный сектор. С видением « придерживаться оригинальности и вести промышленный анализ с помощью информационных технологий», пользователи могут предоставить интеллектуальные решения микроанализа литиевых батарей для всей сцены. Huihong Intelligent Technology разработала « систему микроинтеллектуального анализа материалов литий - ионных батарей (LIBMAS) » и « систему анализа инородного тела литий - ионных батарей (LIBIAS) », которая объединяет сканирующие зеркала с высокой разрешающей способностью и интеллектуальное аналитическое программное обеспечение для решения всего спектра анализа, связанного с литий - ионными батареями, от литий - электрического сырья до положительных и отрицательных полярных пластин, диафрагмы, литий - электрической чистоты, и помогает исследователям разрабатывать литий - электрический продукт с лучшей производительностью.

Ссылки:

[1] Ван Ци-Ю, Ван Шуо, Чжоу Гэ, Чжан Цзя-Нань, Чжэн Цзя-Юнь, Ю Си-Цзянь, Ли Хонг. Прогресс в анализе сбоев литиевой батареи. Акта Фис. Грех. , 2018, 67(12): 128501. Дои: 10.7498/апс.67.20180757.

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

[3] Ян Шаобин, Лян Чжэн. Технологические принципы и применение литий - ионных батарей [M].

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

[5] Сяо Цзяньвэй, Лю Лянбинь, Фу Зевэй и др. Монокристаллический Lini_хКо_yМн_1-х-иО₂Прогресс в исследованиях тройных положительных материалов [J]. Батарейная промышленность, 2017, 21 (2): 51 - 54.

[6] Мао Цзиюн, Сюй Ханьлян. Влияние пористости диафрагмы литий - ионных батарей на производительность батареи [J]. Guangzhou Chemical, 2018, 46 (14): 78 - 80.

[7] Хуйшэн, Чжан Юнли, Лицзян. Исследование управления процессами литий - электрических положительных материалов металлов и магнитных инородных тел [J]. World цветных металлов, 2021 (17): 166 - 168.