Lityum-iyon piller, temizlik, yüksek enerji yoğunluğu ve iyi döngü performansı gibi avantajları nedeniyle günlük hayatımızda yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle son yıllarda, yeni enerji araçları, enerji depolama santrallerinin hızlı gelişimi, lityum-iyon pil kullanımı hayal edildiğinden fazla, bir yeni enerji aracı binlerce pil entegre etti, birkaç yüz kilo, büyük miktarda pil bir araya topladı, güvenlik sorunları özellikle önemlidir. Son yıllarda lityum pil elektrikli araçlar, otomobiller ve enerji depolama santralleri patlama kazaları yaşadı, bu nedenle, lityum pil kalitesi, güvenlik ve diğer araştırmalar giderek daha fazla önem verildi, lityum pil kalite denetimi teknolojisi için daha yüksek talepler de ortaya koyuldu, bu pozitif ve negatif kutup malzemeleri, diafragma, bakır folyo, alüminyum folyo ve hatta ambalaj malzemelerini kapsıyor.

Opel ve grup uzun süredir optik, elektroskop alanında mikroanalitik çalışmalarla uğraşıyor, geniş müşterilerle iletişim kurarak, şu anda müşterilerimizin mikroanalitiklerinin verimsiz, insan öznel faktörlerinin etkisi büyük, standartlaştırılmamış ve diğer sorunlar olduğunu keşfettik, bu nedenle Huihong Teknoloji Şirketi'ni kurduk, akıllı yazılımları kullanarak mikroanalitiklerin otomasyonu ve standartlaştırılmasını gerçekleştirdik.

Lityum-İyon Akü Malzemeleri Mikro Akıllı Analiz Sistemi (LIBMAS)

Lityum-iyon pil, elektrot malzemesi olarak lityum-iyon gömülü bileşikleri kullanan pillerin genel adını ifade eder ve çoğunlukla pozitif ve negatif kutuplar arasında hareket etmek için lityum-iyonlara güvenir. Malzeme işleme esnasında kusurlar nedeniyle, lityum pil kullanım veya depolama esnasında hala belirli bir bozulma olasılığı ortaya çıkar.^[1]Örneğin, gözenekli elektrotlar, şarj ve boşaltma esnasında hacim genişlemesi ve sıkışması gerçekleşir ve parçacıkların yavaş yavaş çatlamalarına neden olur, bu çatlamalar orijinal kusurlar boyunca ortaya çıkar ve genişler, malzemenin mekanik kırılmasına ve elektrot yapısının parçalanmasına neden olur ve elektrot malzemesinin tozlanmasına neden olur. Bu malzemelerin bozulması lityum pillerin kullanım performansını ciddi bir şekilde azaltır ve kullanımının güvenilirliğini ve güvenliğini etkiler.

Şekil 1: Huihong lityum-iyon batarya mikro akıllı analiz sistemi

Lityum pil kullanımı sırasında ortaya çıkan çeşitli hata sorunları için, Huihong Akıllı Teknoloji, müşterilerin tüm ihtiyaçlarını karşılamak için özel bir yazılım özelleştirdi, gelişmiş AI teknolojisi ve görüntü işleme teknolojisi kullanarak, hızlı ve doğru bir şekilde tek kristal yeniden birleşme tanımlaması, çatlama topu tanımlaması, ikincil topu parçacıkları dağıtımının eşitliği, kesim gözenekleri istatistikleri, membran gözenekleri istatistikleri ve diğer lityum pil malzemeleri analizi yapabilir.

1) Tanımlama:

Genellikle üçlü pozitif malzeme hazırlanırken, ortak tahrip yöntemi kullanılır^[2]Nano düzeyde bir parçacık yeniden birleşmesini küresel ikinci parçacıklara biriktirir, ancak bu birikme yapısı kolayca çatlaklar oluşturmaya ve pil performansının bozulmasına neden olur.

Şekil 2: Yazılım akıllıca bölünmüş topu ve sıradan topu ayırt eder

HUIHONG LIBMAS ile çatlak topu payı hızlı bir şekilde hesaplanabilir ve hesaplanabilir, çatlak topu çatlak bilgisi elde edilebilir ve böylece 2. Şekil gibi süreç koşullarını iyileştirebilir.
Pozitif parçacıkların içi genellikle ikinci küresel parçacıkların oluşturduğu polikristal yapıdır, ikinci küresel parçacıkları bir yana bırakıyoruz ve döngüsel şarj ve boşaltmadan sonra parçacık kesiminin büyük miktarda çatlak olduğunu keşfettik. LIBMAS ile kesim gözeneklerini tanımlayın ve hızlı bir şekilde kesim gözenekleri sonuçları elde edin.

Şekil 3: İkinci top kesimi gözeneklerinin tanımlanması

2) Koşul parçacıklarının tanımlanması:

Pozitif üçlü parçacıklar genellikle yüksek sıcaklıklarda saf oksijen altında sinterlenmesi gerekir ve sinterlenen üçlü ürünler genellikle tipik bir agregat şekline sahiptir, yani parçacık büyüklüğünde yaklaşık birkaç yüz nanometre olan bir parçacıktan oluşur, birkaç ila onlarca mikron arasındaki ikinci küresel parçacıklar. Eskiden yapay istatistik analiz, SEM görüntülemesinden sonra, el ile tek bir ölçüm, büyük iş yükü ve insan tarafından yapılan ölçüm hatası gerekir; Huihong akıllı analiz yazılımını kullanarak, bir tıklama ile işlem yapabilir, süreci basitleştirebilir ve kısa sürede, şekil IV gibi hızlı bir şekilde standartlaştırılmış istatistik sonuçlar elde edebilirsiniz.

Şekil 4: Bir parçacık birleşmesi ile oluşturulan ikinci küresel parçacık tanımlaması

Elektrot malzemesinin parçacık boyutu, pil kapasitesini, büyütme performansını ve döngü performansını etkiler^[3]. Küçük boyutlu parçacıklar lityum-iyon sabit faza yayılma yolunu kısaltabilir ve iç gözenekli parçacıklar daha fazla lityum-iyon göç kanalı sağlayabilir. Ancak çok küçük parçacık boyutu, Kurun verimliliğinin ve doldurma yoğunluğunun düşüşüne neden olur ve genel pil kapasitesini etkiler. HUIHONG LIBMAS ile parçacık büyüklüğünü (uzunluk, genişlik, çevresi, alanı vb.) ve dağılımını bir kez verimli bir şekilde tanımlayabilir.

Şekil 5: Yazılım, reünyon parçacıkları ve reünyon parçacıkları kesimlerini otomatik olarak ayırt eder

3) Tek kristal parçacıkların tanımlanması:

Ayrı nanoparçacıklara kıyasla, konglomer parçacıkları yüzey alanından daha küçük, parçacıkların daha iyi akıcılığı, yüksek sıkıştırma yoğunluğu ve daha iyi elektrot pulp işlenebilirliği gibi avantajlara sahiptir. Bununla birlikte, kümelerin tekrar tekrar şarj ve boşaltma sürecinde elektrotlar genişlemeye ve küçülmeye devam eder ve iç parçacıklar kolayca kırılır. Kolay parçacık kırılması üreten polikristal pozitif malzemeler ile karşılaştırıldığında, birçok araştırma^[4,5]Kristal yapının kendisinden başlayarak, tek kristal üçlü pozitif kutup malzemesinin özelliklerini araştırmaya başladı ve sonuçlar, tek kristal üçlünün daha iyi bir mekanik mukavemete sahip olduğunu ve böylece parçacık kırılmasını bastırdığını ve yüksek sıcaklık döngüsü açısından daha iyi bir ısı istikrarına sahip olduğunu gösterdi. Bu tür araştırmalar tek kristal parçacıkların ve iç parçalarının tam olarak tanımlanmasını gerektirir ve LIBMAS otomatik olarak birleşen parçacıklardaki net konturlu tek kristal parçacıkları tanıyabilir ve şekil 6 gibi çaplarını ölçebilir ve hesaplayabilir.

Şekil 6: Tek kristal parçacıkların tanımlanması

4) Boyut İkinci Top Tanımı:

Buna ek olarak, HUIHONG LIBMAS, görüntüdeki tüm büyük ve küçük ikincil küresel parçacıkları da doğru bir şekilde tanıyabilir ve alanın yargısına göre büyük ve küçük parçacıkların dağılımının eşitliğini hesaplayabilir. Şekil 7 gibi.

Şekil 7: Boyut İkinci Küresel Parçacık Dağılımı Eşitlilik Tanımlama ve İstatistikler

5) Membran porezlik istatistikleri:

Lityum pil diafragması, lityum pillerin önemli bir parçası olarak, nano büyüklükte mikro gözenekli bir yapıya sahip bir polimer fonksiyonel malzemedir ve ana işlevi, elektrolit iyonlarının geçmesini sağlarken kutup temasını önlemektir. İlgili araştırmalar doğruladı^[6]Diafragmanın mikro delik açısı ne kadar eşit dağılırsa, bataryanın elektrik performansı o kadar iyi olur.

Açılış dağılımı çoğunlukla tarama elektron mikroskopu (SEM) ile gözlemlenmektedir, ancak yalnızca çıplak gözle görüntüler gözlemlenmektedir ve gözenekliliğin belirlenmesi belli bir hata ve verimsiz. Dolayısıyla, malzemenin daha doğru görüntüleme oranını elde etmek için, görüntü işleme yazılımının SEM ile birleştirilmesi gerekir, böylece diafragma gözenekleri dağıtımı ve niceliksel analizi ihtiyaçlarını gerçekleştirilir.

Şekil 8: Diferens Porosu Tanımı ve Porosuzluk İstatistikleri

Huihong LIBMAS hızlı bir şekilde diafragmanın gözenekliliği bilgisi elde edebilir, diafragmanın gözenekliliğini, gözenek çapını ve lif çapını tespit edebilir ve istatistiksel olarak analiz edebilir, böylece diafragmanın yüzeyinin yapısal ayrıntılarını görüntülü olarak tanımlayabilir ve lityum pil diafragmanının gözenekliliği değerlendirmesinin doğruluğunu artırabilir.

Lityum-İyon Akü Yabancı Cihaz Analiz Sistemi (LIBIAS)

Şu anda endüstri lityum elektropol malzemelerindeki metal ve manyetik yabancı maddelerin sınıflandırılması ana olarak aşağıdaki üç yöne sahiptir: Metal ve metal olmayan büyük parçacıklar, manyetik yabancı maddeler, Cu / Zn monomateryali^[7]Yabancı maddelerin getirilmesi, hammaddelerin getirilmesi ve üretimi sırasında oluşturulmuştur. Lityum-iyon pil pozitif negatif malzemelerdeki metal olmayan / metal / manyetik yabancı maddelerin içeriğini etkili bir şekilde kontrol etmek için, genellikle ilk taramadan sonra hammaddedeki yabancı madde parçacıklarının formu ve bileşen istatistikleri için profesyonel ekipman ve yazılım kullanılır. Ancak bu geleneksel test yöntemleri, veri sonuçlarının doğruluğu, kapsamlılığı ve tutarlılığı açısından daha az veya daha fazla eksikliğe sahiptir ve hassas tespit için daha büyük zorluklar yaratır. Şu anda, lityum pil malzemelerindeki yabancı parçacıkların tespitinin ana sorunları şunlardır: 1) yabancı maddelerin geniş kaynakları, izlenmesi zor, 2) büyük veri miktarı, zaman ve emek alıcı, 3) parçacıkların yeniden birleşmesi kolay ve tanımlanması zor.

Şekil 1: Aynı parçacıkların fotoğrafı, optik mikroskop (sol) ve elektron mikroskop (sağ) altında ve EDS spektrumu, parçacıkların ana bileşeni Fe'dir.

Şekil 2: Elektroskop görüntüsü altındaki filtre filminde tüm parçacıkların dağılımı

Şekil 3: Filtre membranındaki parçacıkların yeniden birleşmesi

Geleneksel yazılımların eksikliklerini karşılamak için, Opel Group şirketi Huihong Technology, Lityum-İyon Akü Yabancı Koşullar Analiz Sistemi (LIBIAS) geliştirdi. Doğru, verimli ve kolay kullanım özelliklerini bir araya getiren tam otomatik temizlik analizi sistemi, yüksek çözünürlüklü BSE görüntü toplama çekimi ve görüntü işlemi, eleman miktarlı testleri ve diğer işlevleri sağlar. İçerir: 1) Kolay bir test prosedürü, 2) Açık Standart Kütüphane Düzenleme Sistemi ve 3) Tek tıklama ile karşılık gelen rapor grafikleri oluşturmak.

Şekil 4: Parçacık türü oranı kek şeklindeki grafik (sol), üçlü istatistik grafik (sağ)

Huihong Smart Technology, endüstriyel alanda mikro akıllı görüntü analizi uygulama çözümleri sağlayıcısıdır. "Orijinal olmak, bilgi teknolojisi ile endüstriyel analize öncülük etmek" vizyonu ile, kullanıcılara tüm senaryo lityum pil akıllı mikroanaliz çözümleri sunabilir. Huihong Akıllı Bilim ve Teknoloji tarafından geliştirilen "Lityum-İyon Akü Malzeme Mikro Akıllı Analiz Sistemi (LIBMAS)" ve "Lityum-İyon Akü Yabancı Malzeme Analiz Sistemi (LIBIAS)", yüksek çözünürlüklü tarama elektroskoplarını akıllı bir analiz yazılımı ile birleştirir, lityum-elektrik hammaddelerden olumlu-negatif kutuplara, diafragmalara ve lityum-elektrik temizliğine kadar tüm lityum-iyon akü ile ilgili analizleri çözer ve araştırmacılara daha üstün performanslı lityum-elektrik ürünleri geliştirmelerine yardımcı

Referanslar:

[1] Wang Qi-Yu, Wang Shuo, Zhou Ge, Zhang Jie-Nan, Zheng Jie-Yun, Yu Xi-Qian, Li Hong. Lityum pil arıza analizinde ilerleme. Acta Phys'i. Günah. , 2018, 67(12): 128501. Doi: 10.7498/aps.67.20180757.

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

[3] Yan Shaobin, Liang Zheng. Lityum-iyon pil üretim süreci prensipleri ve uygulamaları [M].

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

[5] Xiaojianwei, Liu Liangbin, 符泽卫, vb. Tek kristal LiNi_xŞirket_yMn'nin_1-x-y'yiO'nun₂Üçlü Pozitif Pol Malzeme Araştırma İlerlemeleri[J]. Batarya Endüstrisi, 2017, 21(2): 51-54.

[6] Mao Jiyong, Xu Hanliang. Lityum-iyon bataryaların batarya performansı üzerindeki diafragma gözenekliliğinin etkisi [J]. Guangzhou Chemical, 2018,46(14): 78-80.

[7] Huisheng, Jianyongli, Li Jiang. Lityum elektropol malzeme metalleri ve manyetik yabancı cisimlerin süreç kontrolünün araştırması [J].Dünya Renkli Metalları, 2021(17):166-168.