Baterai lithium-ion banyak digunakan dalam kehidupan kita sehari-hari karena kebersihan, kepadatan energi yang tinggi, dan kinerja siklus yang baik. Terutama dalam beberapa tahun terakhir, perkembangan pesat kendaraan energi baru, pembangkit listrik penyimpanan energi, penggunaan baterai lithium-ion melebihi bayangan, sebuah kendaraan energi baru terintegrasi ribuan baterai, hingga ratusan kilogram, jumlah besar baterai terkonsentrasi bersama-sama, masalah keamanan sangat penting. Dalam beberapa tahun terakhir, kendaraan listrik baterai lithium, mobil dan pembangkit listrik penyimpanan energi telah mengalami kecelakaan ledakan, oleh karena itu, penelitian kualitas baterai lithium, keamanan dan sebagainya semakin dihargai oleh orang-orang, teknologi pemeriksaan kualitas baterai lithium juga mengajukan persyaratan yang lebih tinggi, yang mencakup bahan positif dan negatif, membran, foil tembaga, foil aluminium, dan bahkan bahan kemasan luar.

Opbo dan kelompok telah lama terlibat dalam bidang mikroanalisis optik dan elektroskop, melalui pertukaran dengan pelanggan yang luas, kami menemukan bahwa analisis mikro pelanggan saat ini memiliki efisiensi yang rendah, pengaruh faktor subjektif manusia yang besar, masalah non-standarisasi, untuk tujuan ini kami mendirikan Huihong Technology Company, menggunakan perangkat lunak cerdas untuk mencapai otomatisasi dan standarisasi analisis mikro.

Sistem Analisis Cerdas Mikroskop Bahan Baterai Lithium Ion (LIBMAS)

Baterai lithium-ion mengacu pada senyawa tertanam lithium-ion sebagai bahan elektroda baterai, yang terutama bergantung pada gerakan ion lithium antara kutub positif dan negatif untuk bekerja. Karena cacat dalam proses pengolahan bahan, baterai lithium masih akan mengalami kemungkinan kegagalan selama penggunaan atau penyimpanan.^[1]Sebagai contoh, elektroda berpori mengalami pengembangan volume dan kontraksi selama proses pengisian dan pengurangan, yang menyebabkan retakan partikel secara bertahap, yang tumbuh dan berkembang di sepanjang cacat asli, yang menyebabkan pecahan mekanis dan kerusakan struktur elektroda, yang menyebabkan bubuk bahan elektroda. Kegagalan bahan ini sangat mengurangi kinerja penggunaan baterai lithium, mempengaruhi keandalan dan keamanan penggunaannya.

Gambar 1: Sistem Analisis Mikroskop Cerdas Baterai Lithium-ion Huihong

Untuk berbagai masalah kegagalan yang timbul dalam proses penggunaan baterai lithium, Huihong Smart Technology menyesuaikan perangkat lunak eksklusif untuk pelanggan, memenuhi semua kebutuhan pelanggan, menggunakan teknologi AI canggih dan teknologi pengolahan gambar, dapat dengan cepat dan akurat melakukan pengenalan reuni kristal tunggal, pengenalan bola retak, penilaian keseragaman distribusi partikel bola sekunder, statistik pori seksi, statistik pori membran dan analisis bahan baterai lithium lainnya.

1) Pengenalan:

Biasanya dalam persiapan bahan tripod positif, metode co-sedimentasi digunakan^[2]Membuat reuni partikel sekunder skala nano menumpuk menjadi partikel sekunder berbentuk bola, tetapi struktur penumpukan ini mudah membentuk retakan yang menyebabkan penurunan kinerja baterai.

Gambar 2: Software cerdas membedakan bola pecah dan bola biasa

Dengan HUIHONG LIBMAS, dapat dengan cepat menghitung dan menghitung proporsi bola retak, mendapatkan informasi retak bola retak, sehingga meningkatkan kondisi proses, seperti Gambar II.
Dalam partikel positif biasanya adalah struktur polikristal yang dibentuk oleh partikel bola sekunder, kami menyingkirkan partikel bola sekunder dan menemukan sejumlah besar retakan di bagian partikel setelah pengisian dan pengurangan siklus, seperti Gambar 3. Menggunakan LIBMAS untuk mengidentifikasi pori seksi untuk mendapatkan hasil pori seksi dengan cepat.

Gambar 3: Pengenalan Pori Seksi Bola Kedua

2) Pengenalan partikel agregat:

Partikel tripolar positif biasanya membutuhkan sinter di bawah oksigen murni suhu tinggi, produk tripolar yang disenter umumnya memiliki bentuk konglomeratif khas, yaitu terdiri dari partikel sekunder dengan ukuran partikel sekitar beberapa ratus nanometer, partikel bola sekunder antara beberapa hingga selusin mikron. Analisis statistik buatan manusia sebelumnya diperlukan untuk mengukur secara manual satu per satu setelah pencitraan SEM, beban kerja yang besar, dan ada kesalahan pengukuran buatan manusia; Menggunakan perangkat lunak analisis pintar Huihong, Anda dapat mengoperasikan satu klik, menyederhanakan proses, dan mendapatkan hasil statistik standar dengan cepat dalam waktu singkat, seperti Gambar 4.

Gambar 4: Pengenalan partikel bola kedua yang terbentuk dari satu reuni partikel

Ukuran partikel dari bahan elektroda mempengaruhi kapasitas baterai, kinerja zoom dan kinerja siklus^[3]. Partikel ukuran kecil dapat memperpendek jalur penyebaran fase padat lithium ion, dan partikel poros internal dapat menyediakan lebih banyak saluran migrasi lithium ion. Tetapi ukuran partikel yang terlalu kecil dapat menyebabkan efisiensi Kurun dan kepadatan pengisian yang rendah, yang mempengaruhi kapasitas baterai secara keseluruhan. Dengan HUIHONG LIBMAS dapat secara efisien mengidentifikasi ukuran partikel (panjang, lebar, lingkar, area, dll.) dan distribusi, seperti Gambar 5.

Gambar 5: Perangkat lunak secara otomatis membedakan partikel reunifikasi dan bagian partikel reunifikasi

3) Pengenalan partikel kristal tunggal:

Dibandingkan dengan nanopartikel terpisah, partikel konglomer memiliki keuntungan seperti ukuran permukaan yang lebih kecil, mobilitas partikel yang lebih baik, kepadatan kompresi yang tinggi dan pemrosesan pulp elektroda yang lebih baik. Namun, selama proses pengisian dan pengurangan berulang kali, elektroda terus berkembang dan menyusut, dan partikel dalamnya sangat mudah pecah. Dibandingkan dengan bahan polikristal positif yang mudah menghasilkan partikel yang hancur, banyak penelitian^[4,5]Sudah mulai dari struktur kristal itu sendiri, mengeksplorasi kinerja bahan positif triple kristal tunggal, hasilnya menunjukkan triple kristal tunggal memiliki kekuatan mekanis yang lebih baik, sehingga menghambat pemecahan partikel dan juga memiliki stabilitas termal yang lebih baik dalam siklus suhu tinggi. Penelitian semacam itu membutuhkan mengidentifikasi partikel kristal tunggal dan kain dalamnya secara akurat, dan LIBMAS dapat secara otomatis mengidentifikasi partikel kristal tunggal yang jelas dalam partikel reuni dan mengukur dan menghitung diameternya, seperti Gambar 6.

Gambar 6: Pengenalan partikel kristal tunggal

4) Pengenalan bola kedua ukuran:

Selain itu, HUIHONG LIBMAS juga dapat dengan akurat mengidentifikasi semua partikel bola sekunder besar dan partikel kecil pada gambar, dan menghitung keseragaman distribusi partikel besar dan partikel kecil berdasarkan penilaian area. Seperti gambar 7.

Gambar 7: Pengenalan dan statistik keseragaman distribusi partikel bola sekunder ukuran

5) Statistik porositas membran:

Membran baterai lithium sebagai komponen penting dari baterai lithium, adalah bahan fungsional polimer dengan struktur mikropori skala nano, fungsi utamanya adalah mencegah kontak kutub dan terjadi sirkuit pendek, sementara memungkinkan ion elektrolit melewati. Penelitian terkait mengkonfirmasi^[6]Semakin merata distribusi poros mikro diafragma, semakin baik kinerja listrik baterai.

Distribusi apertur terutama diamati dengan mikroskop elektron pemindaian (SEM), tetapi hanya dengan pengamatan mata telanjang gambar, karakterisasi porositas ada kesalahan tertentu dan tidak efisien. Oleh karena itu, untuk mendapatkan porositas bahan dengan gambar yang lebih akurat, perangkat lunak pengolahan gambar diperlukan untuk menggabungkan dengan SEM untuk mencapai kebutuhan distribusi porositas diafragma dan analisis kuantitatifnya.

Gambar 8: Pengenalan porositas membran dan statistik porositas

Huihong LIBMAS dapat dengan cepat memperoleh informasi porositas membran, mendeteksi porositas membran, diameter poros dan diameter serat dan menganalisis statistik, sehingga gambar menggambarkan rincian struktural permukaan membran, meningkatkan akurasi penilaian porositas membran baterai lithium, seperti Gambar 9.

Sistem Analisis Alien Baterai Lithium Ion (LIBIAS)

Sekarang industri klasifikasi logam dan benda asing magnetik dalam bahan electrode lithium memiliki tiga aspek utama berikut: logam dan partikel besar non-logam, benda asing magnetik, Cu / Zn monomer^[7]. Bahan asing diperkenalkan dengan cara yang dihasilkan dalam proses pengambilan dan pembuatan bahan baku. Untuk mengontrol secara efektif kandungan bahan asing non-logam / logam / magnetik dalam bahan positif negatif baterai lithium-ion, biasanya menggunakan peralatan dan perangkat lunak profesional untuk statistik bentuk dan komposisi partikel asing dalam bahan baku setelah penyaringan awal. Industri sebelumnya menggunakan metode pengukuran optik atau manual, namun metode pengukuran tradisional ini cenderung lebih atau kurang kekurangan dalam akurasi, keseluruhan, dan konsistensi hasil data, yang membawa tantangan yang lebih besar untuk pengukuran akurasi. Saat ini, masalah utama yang dihadapi oleh pengujian partikel asing dalam bahan baterai lithium adalah: 1) sumber asing yang luas, sulit dilacak, 2) jumlah data yang besar, memakan waktu dan tenaga kerja, 3) partikel yang mudah reuni dan sulit diidentifikasi.

Gambar 1: Gambar partikel yang sama di bawah mikroskop optik (kiri), mikroskop elektron (kanan) dan spektrum EDS mengidentifikasi partikel komponen utama adalah Fe.

Gambar 2: Distribusi semua partikel pada film filter di bawah gambar elektroskop

Gambar 3: Fenomena Reunion Partikel pada Film Filter

Mengatasi kekurangan perangkat lunak tradisional, Hubei Hong Technology, milik Opodong Group, mengembangkan "Sistem Analisis Alien Baterai Lithium Ion" (LIBIAS). Ini adalah sistem analisis kebersihan otomatis penuh dengan fitur yang akurat, efisien dan mudah dioperasikan, yang dapat mencapai pengambilan gambar BSE HD dan pemrosesan gambar, pengujian kuantitatif elemen, dll. Termasuk: 1) program pengujian yang mudah diakses, 2) sistem pengeditan perpustakaan standar terbuka, dan 3) menghasilkan grafik laporan yang sesuai dengan satu klik.

Gambar 4: Grafik jenis partikel (kiri), grafik statistik trialik (kanan)

Huihong Smart Technology adalah penyedia solusi aplikasi analisis gambar cerdas mikro yang berfokus pada industri. Dengan visi "berpegang teguh pada originalitas, memimpin analisis industri dengan teknologi informasi", dapat menyediakan pengguna dengan solusi mikroanalisis cerdas baterai lithium seluruh skenario. "Lithium-ion Battery Material Micro Intelligent Analysis System (LIBMAS)" dan "Lithium-ion Battery Alien Analysis System (LIBIAS)" yang dikembangkan oleh Huihong Smart Technology, menggabungkan elektroskop pemindai berkinerja resolusi tinggi dengan perangkat lunak analisis cerdas untuk menyelesaikan analisis terkait baterai lithium-ion dari bahan baku listrik lithium, hingga polar positif dan negatif, membran, dan kebersihan listrik lithium, membantu para peneliti mengembangkan produk listrik lithium dengan kinerja yang lebih unggul.

Referensi:

[1] Wang Qi-Yu, Wang Shuo, Zhou Ge, Zhang Jie-Nan, Zheng Jie-Yun, Yu Xi-Qian, Li Hong. Kemajuan pada analisis kegagalan baterai lithium. Akta Phys. Dosa. , 2018, 67(12): 128501. doi: 10.7498/aps.67.20180757.

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

[3] Yang Shaobin, Liang Zheng. Prinsip dan aplikasi proses pembuatan baterai lithium-ion [M].

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

[5] Xiaojianwei, Liu Liangbin, 符泽卫, dll. kristal tunggal Lini_xperusahaan_danMn_1-x-yatau₂Kemajuan Penelitian Bahan Positif Triple[J]. Industri Baterai, 2017, 21(2): 51-54.

[6] Mao Jieyong, Xu Hanliang. Pengaruh porositas membran baterai lithium-ion pada kinerja baterai [J]. Guangzhou Chemical, 2018,46(14): 78-80.

[7] Huisheng, Jianyongli, Li Jiang. Studi pengendalian proses logam dan benda asing magnetik dari bahan elektropositif lithium [J].Dunia logam berwarna, 2021(17):166-168.