Литиево-йонните батерии се използват широко в ежедневието ни поради своите предимства като чистота, висока енергийна плътност и добра циркулационна производителност. Особено през последните години, бързото развитие на нови енергийни автомобили, електроцентрали за съхранение на енергия, използването на литиево-йонни батерии надхвърля въображението, ново енергийно превозно средство интегрира хиляди батерии, до няколкостотин килограма, огромно количество батерии, концентрирани заедно, проблемите с безопасността са особено важни. През последните години литиевите батерии електрически превозни средства, автомобили и електроцентрали за съхранение на енергия са имали експлозионни катастрофи, затова качеството на литиевите батерии, безопасността и други изследвания се обръщат все по-голямо внимание, технологиите за проверка на качеството на литиевите батерии също са поставили по-високи изисквания, които обхващат положителни и отрицателни полодни материали, диаметри, медно фолио, алуминиево фолио и дори външни

Opbo и групата от дълго време се занимават с микроанализ в областта на оптикоскопите и електроскопите, чрез комуникация с широк кръг клиенти, открихме, че в момента микроанализът на клиентите е неефективен, човешките субективни фактори оказват голямо влияние, нестандартират и други проблеми, за тази цел създадохме Huihong Technology Company, използвайки интелигентен софтуер за автоматизация и стандартизация на микроанализа.

Микроинтелигентна система за анализ на материали за литиево-йонни батерии (LIBMAS)

Литиево-йонната батерия се отнася до общото наименование на батерията с литиево-йонни вградени съединения като електроден материал, която се разчита главно на движението на литиеви йони между положителните и отрицателните полоди. Поради дефекти в процеса на обработка на материали, литиевата батерия все още има известна вероятност за неизправност по време на използване или съхранение.^[1]Например, поровите електроди се разширяват и свиват по време на зареждане и разреждане, което води до постепенно появяване на пукнатини в частиците, които се развиват и разширяват заедно с първоначалните дефекти, което води до механично счупване на материала и разпадане на електродната структура, което води до прах на електродния материал. Неизправността на тези материали сериозно намалява използването на литиевите батерии и засяга надеждността и безопасността на използването им.

Фигура 1: Система за микроинтелигентен анализ на литиево-йонни батерии

В отговор на различни проблеми с неизправността, произтичащи от използването на литиеви батерии, HUIHONG интелигентна технология е персонализирала специален софтуер за клиентите, за да отговори на всички нужди на клиентите, като използва усъвършенствани технологии за изкуствен интелект и технологии за обработка на изображения, за да може бързо и точно да се извърши идентифициране на единичния кристал, разпознаване на счупените топки, преценка на равномерността на разпределението на частиците на вторичната топка, статистика на порите на сечението, статистика на

1) Разпознаване:

Обикновено при приготвянето на триполоден материал се използва метод на съвместно осаждане.^[2]Направяйки наномащабните единични частици да се натрупват в сферични вторични частици, тази структура на натрупване е лесна за образуване на пукнатини, което води до намаляване на производителността на батерията.

Фигура 2: Софтуерната интелигентност разграничава разделените топки и обикновените топки

Чрез HUIHONG LIBMAS може бързо да се изчисли и изчисли дялът на пукнатините топки, за да се получи информация за пукнатините на пукнатините топки и по този начин да се подобрят условията на процеса, както е показано на фигура II.
Вътрешността на положителните частици обикновено е поликристална структура, образувана от вторични сферични частици, ние оставяме вторичните сферични частици настрана и откриваме, че след циклично зареждане и разреждане на частиците има много пукнатини, както е показано на фигура 3. Използвайте LIBMAS за идентифициране на порите на сечението, за да получите бързи резултати за порите на сечението.

Фигура 3: Разпознаване на порите на двойната топка

2) Разпознаване на частиците:

Позитивните триполарни частици обикновено се нуждаят от синтериране при чист кислород при висока температура, а синтерираните триполарни продукти обикновено имат типична форма на обединение, т.е. се състоят от еднократна частица с размер от около няколкостотин нанометра, между няколко и десетки микрона. Преди използването на изкуствен статистически анализ, след SEM изображение, трябва да се измерва ръчно един по един, голям натоварване на работата, и съществуват грешки в изкуствените измервания; С помощта на софтуера за интелигентен анализ на Huihong можете да използвате един клик, да опростите процеса и бързо да получите стандартизирани статистически резултати за кратко време, както е показано на фигура 4.

Фигура 4: Разпознаване на вторични сферични частици, образувани от едно обединение на частици

Размерът на частиците на електродния материал влияе върху капацитета, увеличителните характеристики и цикличните характеристики на батерията^[3]. Малките размери на частиците могат да съкратят пътя на дифузията на литиево-йонната твърда фаза, а вътрешните порозни частици могат да осигурят повече канали за литиево-йонна миграция. Но твърде малкият размер на частиците може да доведе до ниска ефективност на Кулън и ниска плътност на зареждане, което засяга капацитета на цялата батерия. Чрез LIBMAS може да се идентифицира ефективно размера на частиците (дължина, ширина, обиколка, площ и т.н.) и разпределението, както е показано на фигура 5.

Фигура 5: Софтуерът автоматично разграничава обединените частици и сеченията на обединените частици

3) Разпознаване на единичните кристални частици:

В сравнение с отделните наночастици, унимерните частици имат предимства като по-малка от повърхността, по-добра мобилност на частиците, висока плътност на сгъстяването и по-добра обработваемост на електродната паса. Въпреки това, по време на многократно зареждане и разреждане на агрегата, електродите непрекъснато се разширяват и свиват, а вътрешните частици са много лесни за счупване. В сравнение с поликристалните положителни материали, които лесно произвеждат смазване на частици, много изследвания^[4,5]Вече започнаха от самата кристална структура, за да изследват свойствата на монокристалния триполозен материал, резултатите показват, че монокристалният триполоз има по-добра механична якост, като по този начин потиска счупването на частиците и също така има по-добра топлинна стабилност при високотемпературен цикъл. Такива изследвания изискват точно идентифициране на еднокристалните частици и тяхната вътрешна тъкан, а LIBMAS може автоматично да идентифицира ясно контурните еднокристални частици в обединените частици и да измери и преброи диаметъра им, както е показано на фигура 6.

Фигура 6: Разпознаване на еднокристалични частици

2) Разпознаване на топката:

Освен това, HUIHONG LIBMAS може да разпознае точно всички големи и малки частици на изображението и да изчисли равномерността на разпределението на големите и малките частици въз основа на преценката на площта. Снимка 7.

Фигура 7: Разпознаване и статистика на равномерността на разпределението на големите двойни топки

5) Статистика на порозността на мембраната:

Като важен компонент на литиевата батерия, диафразата на литиевата батерия е полимерен функционален материал с наномащабна микропорна структура, чиято основна функция е да се предотврати късо съединение при контакт с полюсите, докато електролитните иони преминават. Съответните изследвания потвърждават^[6]Колкото по-равномерно се разпределя диафрагмата на микропорите, толкова по-добри са електрическите характеристики на батерията.

Разпределението на апературата се наблюдава основно с помощта на сканиращ електронен микроскоп (SEM), но само с изображения, наблюдавани с голо око, характеризирането на порозността има някои грешки и е неефективно. Поради това, за да се получи по-точно изображение на порозността на материала, е необходимо да се комбинира софтуер за обработка на изображения с SEM, за да се постигне разпределението на диаметралните пори и неговият количествен анализ.

Фигура 8: Разпознаване на мембранните пори и статистика на порозността

HUIHONG LIBMAS може бързо да получи информация за порозността на диафразата, да открие диафразата, диаметъра на порите и диаметъра на влакната и да го анализира статистически, за да опише изображението на структурните подробности на повърхността на диафразата и да подобри точността на оценката на порозността на диафразата на литиевите батерии, както на фигура 9.

Система за анализ на чужди тела за литиево-йонни батерии (LIBIAS)

В момента индустрията класифицира металите и магнитните чужди тела в литиевите електрополодни материали в следните три аспекта: метални и неметални големи частици, магнитни чужди тела, Cu / Zn мономатериал^[7]. Чуждите тела се въвеждат по начин, по който суровините се въвеждат и се произвеждат по време на производствения процес. За да се контролира ефективно съдържанието на неметални / метални / магнитни чужди тела в положителните и отрицателните материали на литиево-йонните батерии, обикновено се използва професионално оборудване и софтуер за статистика на формата и състава на чуждите частици в суровините след първото пресичане. В индустрията се използват оптични очила или методи за ръчно измерване, но тези традиционни методи на откриване често имат повече или по-малко недостатъци в точността, пълнотата и последователността на резултатите от данните, което създава сравнително големи предизвикателства за точното откриване. В момента основните проблеми с откриването на чужди частици в материалите за литиеви батерии са: 1) широк източник на чужди тела, трудно проследяване, 2) голям обем данни, отнемащи време и усилия, 3) лесно събиране на частици и висока трудност за разпознаване.

Фигура 1: изображение на една и съща частица под оптичен микроскоп (вляво) и електронен микроскоп (вдясно) и основният компонент на частицата за идентифициране на EDS е Fe

Фигура 2: Разпределение на всички частици на филтъра под изображението на електроскопа

Фигура 3: Феноменът на обединяването на частиците на филтърната мембрана

За да се справи с недостатъците на традиционния софтуер, компанията HUIHONG Technologies, принадлежаща на OPTONG Group, разработи "Система за анализ на чужди тела за литиево-йонни батерии" (LIBIAS). Това е напълно автоматизирана система за анализ на чистотата, която включва точни, ефективни и лесни за използване функции, които могат да осъществят снимане и обработка на изображения с висока резолюция на BSE, количествено тестване на елементи и други функции. Включва: 1) лесна програма за тестване, 2) отворена стандартна система за редактиране на библиотеки и 3) генериране на диаграми за съответните доклади с едно кликване.

Фигура 4: Процентът на типовете на частиците (вляво), триенна статистическа диаграма (вдясно)

HUIHONG Smart Technology е доставчик на приложения за микроинтелигентен анализ на изображения в индустриалната област. С визията "да се придържаме към оригиналността и да водим индустриалния анализ с информационните технологии", ние можем да предоставим на потребителите интелигентни решения за микроанализ на литиеви батерии в пълен сценарий. Системата за микроинтелигентен анализ на материали за литиево-йонни батерии (LIBMAS) и системата за анализ на чужди тела за литиево-йонни батерии (LIBIAS), разработена от HUIHONG Smart Technology, комбинират сканиращи електроскопи с висока резолюция и интелигентен аналитичен софтуер, за да решат целия спектър от анализи, свързани с литиево-йонни батерии от литиево-електронни суровини до положителни и отрицателни поляри, диаметри и литиево-електронна чистота, за да помогнат на изследователите да разработят по-

Референции:

[1] Ван Ци-Ю, Ван Шу, Чжоу Ге, Чжан Джи-Нан, Чжен Джи-Юн, Ю Си-Циан, Ли Хонг. Напредък в анализа на неизправността на литиевата батерия. Акта Фис. Грях. , 2018, 67(12): 128501. doi: 10.7498/апс.67.20180757.

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

[3] Ян Шоу Бин, Лян Чжън. Принцип и приложение на процеса на производство на литиево-йонни батерии [M].

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

[5] Шоу Цзянвей, Лю Лианбин, Фунзе Уей и др. Еднокристален LiNi_ХКо_иМн_1-х-иО₂Прогресът в изследванията на триполичните положителни материали[J]. Батерийна промишленост, 2017, 21(2): 51-54.

[6] Mao Jiyong, Xu Hanliang. Влиянието на диаметралната порозност на литиево-йонните батерии върху производителността на батериите [J]. Guangzhou Chemical, 2018,46(14): 78-80.

[7] Хушън, Джан Йонгли, Ли Цзян. Изследване на контрола на процесите на метали и магнитни чужди тела от литиеви електрополодни материали [J].Световни цветни метали, 2021(17):166-168.