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CT斷層檢測技術(shù)在動力電池檢測中的應(yīng)用

發(fā)布時間：2022-08-29 10:35:48

大眾熟悉的計算機斷層掃描(CT)主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，用以檢測人體內(nèi)部的健康狀況。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，特別是射線源和檢測裝置分辨率的發(fā)展，微米級x射線計算機斷層掃描技術(shù)逐漸應(yīng)用于地質(zhì)勘探、生物仿生和材料科學(xué)等等眾多領(lǐng)域。

3DCT設(shè)備通過對測試樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行全面掃描，根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(guān)系，區(qū)分缺陷在材料故障中的作用，有助于研究故障機制，優(yōu)化和改進材料的制備工藝。

CT斷層檢測技術(shù)

那么，CT斷層檢測技術(shù)在目前大眾廣泛關(guān)注的動力電池檢測方便又可以有什么樣的應(yīng)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(jīng)過長周期循環(huán)后內(nèi)部結(jié)構(gòu)的演變情況，可將樣品在2C倍率下進行充放電循環(huán)，并在循環(huán)一定周數(shù)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(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。未經(jīng)過循環(huán)的電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常規(guī)整，能夠觀察到層狀的卷繞電極以及電池中央的空隙。循環(huán)至500周，能夠觀察到內(nèi)部電極產(chǎn)生明顯凸起，凸起主要集中于電池底部。循環(huán)至1000周時一側(cè)電極的底端和上端均出現(xiàn)了凸起，循環(huán)至2000周時一側(cè)凸起連接在一起，形成了更大的凸起，并在電極另一側(cè)產(chǎn)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(nèi)部電極的卷繞結(jié)構(gòu)，電池內(nèi)部在循環(huán)過程中的形變也可以通過電池中心空隙的變化體現(xiàn)出來。電池中心空隙呈規(guī)則的圓形，而隨著循環(huán)的進行，圓形逐漸凹陷，在循環(huán)2000周后占據(jù)了電池中心2/3以上的面積，同樣說明了隨著循環(huán)的進行，樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了顯著的形變。電極內(nèi)部的大幅度形變會導(dǎo)致電池正負極分離，有效電化學(xué)反應(yīng)面積減小，容量衰減，并具有發(fā)生內(nèi)短路的隱患。

CT斷層檢測技術(shù)

二、可進行動力電池單體安全隱患無損檢測。

1、CT設(shè)備可觀察電池結(jié)構(gòu)斷裂情況，動力電池會由于出廠缺陷或充放電使用過程導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂。對電池內(nèi)部電極進行的CT掃描，能夠觀察到清晰的正負極層狀結(jié)構(gòu)，對比度高的層對應(yīng)正極極片，對比度低的層對應(yīng)負極極片。

2、CT設(shè)備可檢測電極褶皺，在動力電池內(nèi)部，電極是否發(fā)生褶皺可以表征電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體規(guī)整水平，與電池的出廠程度和電池的使用程度相關(guān)。對電池進行CT掃描可以觀察到電極在平鋪和彎曲的區(qū)域每一層表現(xiàn)，電池卷繞中央的空隙規(guī)整度，可以觀察到電極存在的褶皺，電極呈現(xiàn)的狀態(tài)等。

3、CT設(shè)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(dǎo)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(fā)生內(nèi)短路的風(fēng)險。CT檢測設(shè)備可有效判斷極片對齊度。

4、CT設(shè)備可檢測電池內(nèi)有無異物，電池內(nèi)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(shù)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(qū)溫度過高，產(chǎn)生安全隱患。密封圈中的異物可能會導(dǎo)致電池密封不嚴，在使用過程中產(chǎn)生電解液泄漏的隱患。

CT斷層檢測技術(shù)