电池材料的质量保证
蔡司电动汽车解决方案

电池材料的质量保证

材料结构开发和原材料加工

高品质的材料意味着高品质的电池

为新能源汽车的性能奠定基础

在新能源汽车(NEV)的所有要素中,电池系统对驾驶体验的影响最大。电池的能量密度决定了功率重量比和驾驶里程,而充电时间必须满足客户的期望。由于原材料与电池成本有着内在联系,因此解决方案必须在价格、性能,当然还有安全性这三个方面有所突破。

探索与电池材料的开发和加工有关的一些关键质量挑战,并了解对克服这些挑战至关重要的蔡司显微镜产品组合。

电池材料面临的主要质量挑战

新材料研发

新材料研发

确定理想特性

开发用于阴阳极和隔膜的新型活性材料有助于以经济高效的方式提高电容、充电表现和使用寿命。尽管向负极添加硅可以提高能量密度,但仍必须监测其对电池寿命的潜在影响。

蔡司电子显微镜和X射线显微镜解决方案有助于提高电池性能和安全性,其成像和分析功能对于确定相关材料特性至关重要。

供应链控制

供应链控制

一致性和稳定性

控制来料质量可确保材料供应的一致性和稳定性。关键问题涉及从原材料粉末鉴定到箔片质量控制等多个方面。

蔡司的光学显微镜和共聚焦显微镜可检查箔片的粗糙度和微观结构,而电子显微镜则可评估原材料粉末的成分、颗粒分布和污染情况。为确保供应均匀,蔡司X射线显微镜对整个电池进行分析。

压延压力

密度、孔隙率和充电性能

电池材料混合不良和低压压延不足会导致粘合剂材料出现空隙,阴极颗粒间距过大。利用三维X射线显微镜进行检测可以消除能量密度低或充电性能差等负面影响。

该视频展示了在不同压延压力下压缩的两个阴极。颗粒堆积密度和电极孔隙率的变化会影响电池的电化学性能。

  • 该视频展示了单次充电周期后电池微观结构的无损成像。

    寿命和老化效应

    跟踪电池状态

    电池的性能会在使用寿命期间发生变化,因此需要掌握老化效应的全面数据。通过显微镜解决方案,可以观察充电和放电过程如何引发化学和结构变化,从而改变电极材料。

  • 该视频展示了锂金属阳极电池在经过80次充电循环后的形态变化:电极边缘的机械变形、应力形成以及层间径向距离和分离度的变化。

    寿命和老化效应

    观察微观变化

    电池的反复膨胀和收缩会导致裂缝、空隙、机械稳定性和电气连接性降低。蔡司电子显微镜可进行微尺度的电性能测绘,以应对容量降低和潜在的电池失效。

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