Control de calidad de las celdas de baterías con electrodos
ZEISS EMOBILITY SOLUTIONS

Control de calidad de los electrodos de baterías

Limpieza técnica e inspección de rebabas

Seguridad de las baterías mediante limpieza e inspección

Eliminación de la contaminación por partículas y rebabas

La geometría y la composición de los electrodos situados en el interior de las celdas de las baterías cumplen un papel fundamental en la seguridad y la eficacia. Los ánodos, cátodos y láminas separadoras se cortan o perforan a partir de láminas de cobre, aluminio o papel aislante revestido. Las láminas separadoras de las celdas de las baterías se apilan, idealmente sin solaparse.

Los materiales activos de las baterías pueden contaminarse fácilmente durante el transporte y la fabricación. Las partículas extrañas de más de 5 μm deben controlarse para evitar problemas de seguridad y cumplir normas de calidad cada vez más estrictas. Las soluciones de limpieza técnica de ZEISS identifican el origen de la contaminación en componentes funcionalmente relevantes y ayudan a tomar la decisión correcta con mayor rapidez.

Principales desafíos para la calidad de los electrodos de baterías

Estructura del electrodo

Estructura del electrodo

Microestructura y segmentación

Diferentes procesos de formulación del electrodo pueden afectar a la microestructura del electrodo y, por lo tanto, al rendimiento de la celda. El modelado computacional de materiales se está convirtiendo en la clave para acelerar el desarrollo de baterías y materiales.

En esta imagen, la segmentación del material del cátodo NMC (en la parte inferior), los datos de segmentación de partículas de color (en el centro) y el resultado de la simulación digital del material (en la parte superior) se utilizan para mapear los comportamientos de difusión en el cátodo de la batería de iones de litio NMC.

Producción de electrodos

Producción de electrodos

Inspección de rebabas y forma 2D

Cuando los electrodos se cortan para fabricar baterías con dimensiones diferentes, pueden producirse rebabas metálicas que perjudiquen el rendimiento de la batería. Los cambios de la cuchilla de corte deben realizarse en el momento justo para equilibrar calidad y costos.

Las CMM ópticas multisensor de ZEISS realizan una precisa inspección de laboratorio de calidad de alta resolución de los electrodos cortados, mientras que la metrología óptica en línea de ZEISS supervisa el corte y apilamiento de electrodos a alta velocidad en tiempo real. El sistema de inspección de rebabas de ZEISS permite la detección automática de rebabas en los ajustes de fábrica.

Deformación de la celda de la batería

Identificación y visualización 3D

Las deformaciones causadas por la expansión térmica y el comportamiento térmico de la celda de la batería durante la carga y la descarga deben probarse y evaluarse durante el desarrollo de la batería.

La expansión inducida térmicamente de una celda de batería puede visualizarse con el sistema de cámara ARAMIS 3D y el software ZEISS INSPECT Correlate.

Análisis de partículas con las soluciones de limpieza técnica de ZEISS

Caracterización de la contaminación crítica para el proceso

  • Contaminación de las baterías de los VNE

    Contaminación de las baterías de los VNE

    Un desafío clave para la calidad

    Las baterías de iones de litio son muy sensibles a la contaminación en el proceso de fabricación. Cualquier contaminación por partículas en la pieza procesada puede afectar a la vida útil y la calidad de la batería. Las partículas de hierro situadas en el ánodo, el cátodo o el separador pueden provocar la autodescarga de la celda de la batería.

  • Análisis correlativo de partículas

    Análisis correlativo de partículas

    Microscopía de dos fases

    La limpieza técnica es un procedimiento en dos fases que utiliza un microscopio óptico para examinar el número y el tamaño de las partículas presentes y, a continuación, despliega un microscopio electrónico para confirmar la composición química y el origen de las partículas. Por lo tanto, trata de eliminar los fallos del sistema que podrían ser causados por estas partículas.

  • Errores de contaminación en la producción

    Errores de contaminación en la producción

    Identificación y análisis

    Las partículas metálicas pueden acumularse fácilmente durante el transporte de la batería o durante el proceso de fabricación. Aunque son pequeñas, pueden causar problemas de seguridad, como un cortocircuito. Por lo tanto, la correcta identificación y análisis de cada partícula metálica de más de 5 μm es fundamental para la batería.

  • Limpieza técnica de ZEISS

    Limpieza técnica de ZEISS

    Su solución de calidad ideal

    Los microscopios ópticos de ZEISS pueden combinarse con nuestro software de análisis de limpieza técnica de ZEISS para el análisis cuantitativo de partículas, mientras que los microscopios electrónicos de barrido de ZEISS indican automáticamente la composición química de cada partícula. El análisis correlativo de partículas de ZEISS establece el flujo de trabajo avanzado para identificar la contaminación por partículas y encontrar el origen.

Más información sobre el control de calidad de los electrodos de las baterías

  • Inspección de electrodos cortados con ZEISS O-INSPECT
  • Preparación y análisis de baterías de estado sólido
  • Análisis de la composición de las capas de la batería de iones de litio con ZEISS EVO 25
  • Análisis de la composición de las capas de la batería de iones de litio con ZEISS EVO 25
  • Precisión destacada en tiempo real
    Inspección de electrodos cortados con ZEISS O-INSPECT
  • De la adquisición al informe en cuestión de segundos
    Análisis automático de defectos con Axio Imager 2
  • El control y el análisis van de la mano
    Análisis de la composición de las capas de la batería de iones de litio con ZEISS EVO 25
  • Flujo de trabajo con ZEISS Xradia, ZEISS Crossbeam y ZEISS Orion
    Preparación y análisis de baterías de estado sólido

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