利用X射線技術，對鋰離子電池的金屬異物進行檢測，通過這種方式來提高電池的安全性和合格率。今天分享的內容是分三部分：第一，日立和鋰離子電池金屬檢測儀器開發的背景；第二，介紹設備；第三，介紹日立生產線。

眾所周知，全世界都在強化環境保護，作為使用清潔能源的電動汽車，已然成為當今世界交通工具的發展趨勢。這里面有一張圖，是電動汽車全球銷售的預測圖，在圖里面也可以看得出來，跟藍色部分（混合動力汽車，藍色部分每年的增速是比較穩定相比，青色和橙色（插片式混動、純電動），它們是要高于混合動力的汽車增幅。鋰離子在向小型化、高能量型的方向轉變。作為電動汽車的動力能源，鋰離子電池曾經在小型的電子產品當中出現過發熱、易爆的現象，因此，它作為汽車里的動力能源，安全性和品質管理就顯得尤為重要。

除了安全性之外，電池的使用壽命、使用特點、可生產性、生產成本，也是越來越受到生產企業的重視。如果說我們在電池里面混入金屬異物，就有可能導致電池內部的短路。電池一短路，就有可能降低電池的性能，從而還會導致電池發熱發燙，甚至是著火。從1995年到現在，也出現過很多的異物，而導致電車著火的事故。當然，作為我們生產企業而言，必然是希望在生產過程當中盡量地減少金屬異物的混入。

我們來看一下，如果鋰離子電池混入了金屬異物會出現什么情況，如果出現大顆粒的金屬異物，在使用的時候就有可能造成金屬異物直接穿透隔膜，就會形成短路，短時間內就會讓電池發熱發燙，甚至是著火。如果是混入小的金屬異物，可能不會馬上出現發熱、發燙和著火，但是，金屬異物在長期的沖撞過程當中會有離子化的過程，離子化會慢慢沉積，沉積了之后會逐漸形成電池內的短路，這也是很危險的。它直接的影響當然是導致電池的電壓下降，影響鋰電池的使用效能。

再來看一下金屬異物跟企業的關聯性，剛剛說混入大型金屬異物會立即造成電池的短路，產品生產出來就是不合格的產品，這對于企業有什么影響？肯定是影響了企業的生產成本。影響生產成本不說，有可能還會影響企業的生產計劃、供應商的供貨計劃等等。如果是微小的金屬異物，它不會像大顆粒金屬異物會馬上短路，但是長期的沖撞過程就會慢慢形成短路。如果說在微小異物當中，數量比較多的話，還可能會加速短路的情況。

這種情況也會生產出隱性的不良產品，這種產品如果走進市場，就會出現電池性能下降，將來會影響企業口碑之類的。混入是極微小的異物，它相對于微小異物，風險低一些。電池里面微小數量很多的話，離子化的速度可能會加快，這樣也會形成電池的不良性能。

能夠快速檢測金屬異物，對于企業來說是非常重要的。伴隨著鋰離子電池產業的快速成長，還有電池產品產量的極速增加，對于金屬異物檢測需求也是與日俱增。日立公司從原來已有的X射線熒光設備當中做了改進，增加了一套透射X射線，在增加了投射X射線之后，有了一套快速應對金屬異物的檢測，包括尺寸、數量、以及異物的元素分析的產品。

下面，我來簡單的介紹一下這款產品。大家都知道X射線是一種電磁波，最大的特性就是具有穿透作用，首先可以通過投射X射線對樣品進行投射，投射完了之后，就可以發現隱藏在樣品當中的金屬異物。通過X射線光電效應，不破壞樣品的情況下對樣品進行元素分析，以此確定元素的異物成分。EA8000對鋰電池使用的隔膜、電極板和導電助劑進行異物的檢測，下面我們來具體看看。

整個是反映了EA8000工作原理，首先是利用X射線的透徹技術，把樣品放在樣品臺上，通過投射X射線對樣品進行掃描，掃描完了之后會出現什么信息呢？就會出現金屬異物的大小（尺寸），以及在樣品當中異物的數量、異物在電池的位置信息。會出現：異物位置、異物尺寸和異物的數量信息。再利用熒光部分，它對投射發現的每一個金屬異物點進行熒光掃描，掃描完了之后，就會出現異物的元素成分的分析。最右邊就是EA8000的外觀圖。

這是測試隔膜的案例，我們可以把一張大約A4紙尺寸大小的隔膜，直接放在樣品臺上，讓ET進行投射掃描。所畫的這么大的隔膜，大約只需要3分鐘左右。掃描完了之后再看綠色部分，這是發現的綠色異物點，不僅是異物的坐標，還有異物的尺寸，還能看到隔膜上的異物數。測出來這些信息之后，然后對每一個異物進行透徹掃描，投射之前會把異物尺寸以圖象的形式放大，放大完了之后就會進行異物點的熒光掃描，掃描的同時就會產生輪廓圖，產生輪廓圖之后就會根據輪廓圖來識別異物點的元素成分。

下面這個是測量導電助劑的案例，可以取適量的導電助劑粉末，裝入塑料袋，再借助簡單的工具在塑料袋里面攤平，直接就可以測量了。首先是投射X射線做投射，投射完了之后，所有的異物都會顯示出來，之后再用熒光X射線對異物點進行單獨的掃描，之后就會出現輪廓圖，以及根據輪廓圖來識別異物點是包含哪些金屬元素。

下面這兩個圖是掃描過程當中異物點的顏色和周圍分異物區域的區分，這是對正極板的測試，它能把極片直接放在樣品臺上掃描，就會掃描出異物，針對每一個異物做一個單獨的元素分析。接下來我們來了解一下EA8000應用范圍，我們知道電池生產過程要經過很多的工藝環節，EA8000可以從原材料入場進行檢測，一直到層壓，整個工藝環節都可以使用EA8000，隨時都能進行異物的檢測。

最后總結一下EA8000的應用和使用效果，從前面的幾個測試案例當中，我們可以了解到EA8000能從大的樣品面積當中搜尋極微小的金屬異物，以此確定異物的元素和成分；它能對導電助積輕元素的粉末直接進行檢測，也能把隱藏在粉末里面的金屬異物、大小、數量、元素成分同時給測出來；還能對電極板進行異物檢測，也能得到元素的數量、尺寸和元素成分。

隨著電動汽車市場的激速擴大，為了滿足LIB的大量生產的品質管理要求，EA8000能夠有效地、快速的應對金屬異物的尺寸、數量、元素成分分析的應對能力。

最后，我來介紹一下日立企業在本次展位展出的產品，首先是分析設備，包括我剛剛介紹的EA8000、X射線分析儀，還有熱分析儀、原子吸收分光廣度計；還有電子顯微鏡，包括掃描電鏡、投射電競；還有電池制造設備：疊片機、組裝機、干燥房等等。我們的展位是7A98，歡迎大家蒞臨展位參觀、訪問和技術交流。

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