别有洞天的动力电池微观世界

2025-09-28 09:58:09, 蔡司工业测量



电池在电动汽车的性能、续航里程和生命周期中起着重要作用。无论现在还是将来，安全性、使用寿命、性能和成本都是决定电池技术成功发展的关键因素。从研发到质量控制和生产中的每一步均需解决这些因素。从材料、电极、电池单元、模块到托盘，了解和控制电池特性是非常必要的。

为了对电池进行研究和质量控制，需要大量的成像、分析和测量工具。蔡司的光学显微镜、电子显微镜、X射线显微镜、计算机断层扫描（CT）系统和三坐标测量机可以在不同精度级别下用于评估电池的结构、成分、缺陷、电气特性和尺寸特性，并建立这些数据之间的关联。蔡司技术通过提供这些相关数据，帮助进一步提高新能源汽车的电池安全性和性能。

接下来将从三个方面走进电池内部微观世界。

01
安全：减少产品缺陷，提供电池安全性能

如何快速检测产品中可能导致电池失效的缺陷和杂质等问题？
如何对电池做失效分析？

  • 蔡司光学显微镜高分辨大视野的特点，可以快速检测电池缺陷

  • 对于特定的感兴趣杂质颗粒，可以结合电子显微镜进行重定位并快速分析组成成分


  • 蔡司扫描电镜优异的低电压性能，在不喷金条件下可以获得隔膜真实的高分辨微观形貌

 

02
性能：提高电芯的能量密度和离子传输效率

如何原位表征微观结构和电池电性能的关系？
在研发设计中，如何获取电池材料和孔隙的三维形貌？如何优化微观结构设计来实现更佳的能量密度和充电效率？

  • 蔡司聚焦离子束显微镜提供高分辨三维数据，精确的识别和图像分割可实现对颗粒大小和分布进行统计和分析。
 




  • 专业的锂电池分析软件，获取颗粒分布、孔隙率、扩散率和迂曲率等影响电池性能的关键参数。
 


03
寿命：提高电池循环寿命，减少老化效应

如何表征电池微观结构变化与老化效应之间的联系？

  • 采用蔡司的电镜可以对电池充放电前后内部材料的变化进行分析，进而研究影响电池性能的因素。
 
同时也可以通过蔡司X-Ray显微镜进行非破坏同位非接触的方式，观察监测电池多次循环使用后的内部变化情况。


结语


在动力电池应用中，特征尺寸最大至数十微米，最小到数纳米。对于锂电池行业的研究，蔡司显微镜可以提供跨越多尺寸多模块的综合解决方案。蔡司显微镜在组装、电极材料以及隔膜等工艺环节都有广泛应用。



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