智能手机锂电池中内部结构检测方案(工业CT)

SSL-CA22-038Excellence in Science Excellence in ScienceSMX-032 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD.-Analytical Applications CenterEmail： sshzyan@shimadzu.com.cn Tel：86(21)34193996http：//www.shimadzu.com.cn SMX-225CT FPD HR Plus 观察智能手机锂电池内部结构 SMX-032 摘要：本文介绍运用 inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus 微焦点X射线 CT 系统观察智能手机锂电池内部结构。使用 CT 扫描后通过岛津公司软件MPR立即显示 CT截面图，观察内部结构。通过 VG 软件得出锂电池3D图并剥离出极耳以观察形貌，同时观察极片破损及测量正负极差。放大智能手机锂电池四个角中的一个角进行CT扫描，清晰观察内部机构和极片裂纹、极片破损等缺陷。使用VG 软件平铺展开极片，直观观察极片中的孔隙。 关键词：微焦点X射线 CT系统智能手机 锂电池正负极 随着锂电池的广泛应用，其火灾危险性逐渐显现。国内外多次发生影响较大的火灾事故，进而并导致相关产品的大规模召回，给厂家、社会造成了多方位的损失。接连发生的锂电池爆炸事件，不仅给整个行业敲响了警钟，同时也促进了大众对电池故障的深入研究。 《机电协会》期刊上的一篇文章，就借助X射线检测技术，跟踪并分析了电池起火爆炸之前的情况，通过先进的3D成像技术，给锂电池进行内部断层扫描，同时实时追踪并观察电池爆炸时内外发生的情况。经 过图像处理及分析，失效电池通常会出现“枕突”现象，即夹层间产生大量空气，尤其在原本较为薄弱的地方，一定次数使用过后，电池就会膨胀，大大降低安全性，进而引发危害。 智能手机锂电池也存在燃烧爆炸风险，通过岛津X射线 CT 检查装置轻松确认智能手机锂电池内部结构。不但测试速度快，而且精度高。本文介绍运用inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus 的微焦点X射线 CT系统检测智能手机锂电池的内部结构，观察内部缺陷及使用软件进行分析。 X射线CT检查分析条件1： 测试电压：200KV 测试电流：200 uA 图像尺寸：2048 pixels*2048 pixels 扫描时间：30 min SDD： 800mm SRD： 138.345mm X射线 CT检查分析条件2： 测试电压：200 KV 测试电流：200uA 图像尺寸：2048 pixels*2048 pixels 扫描时间：30 min SDD： 1200 mm SRD： 65.090 mm Number of Views： 2400 Number of Views： 2400 Number of Averages： 3 Voxel Spacing：0.034 mm/voxel Exposure (ms)： 250.00 Number of Averages： 3Voxel Spacing： 0.010 mm/voxelExposure (ms)： 250.00 Acquisition Mode： Fine Acquisition Mode： Fine 结果与讨论 微焦点X射线 CT对智能手机锂电池的观察 本次分析的是智能手机锂电池，外观尺寸：L70 mm X W65 mm X H4mm， 使用X射线 CT针对整个样品进行扫描。通过 VG 软件虚拟出图2所示的3D图。 图1 锂电池外观图 图2 锂电池CT3D图 图3显示了MPR(多平面重建)图像。在MPR显示图中，将多个 CT图像堆叠在一个虚拟空间中，从而排列四张图像：CT图像((1)；相互正交的纵向图像(2)和 (3)；；以及与纵向截面图像(4)正交的任意截面图像。 从图3的图像((1)至(4)中，可以观察到智能手机电池中在三个直角相交的方向截面图中的内部结构。 图4示出了极片破损的形貌。 图5通过 VG 软件剥离出极耳并使用颜色渲染的形貌。 图6通过 VG 软件测量出正负极差，结果为0.8019mm。 图3 锂电池MPR图 图4 锂电池极片破损 图5 锂电池极耳 图6 锂电池极差测量 再对智能手机锂电池放大扫描，只扫描智能手机锂电池的其中一角。可更清晰的观察锂电池内部细节。图7示出了锂电池极片破损缺陷。 图8示出了锂电池极片裂纹缺陷。 由于智能手机锂电池是卷绕电池，观察极片上的孔隙需要通过 VG 软牛平铺展开。图9示出了锂电池上的孔隙。 景坐标系0.244mm 图7 锂电池极片破损 面050m 图8 锂电池极片裂纹 149 图9锂电池极片中的孔隙 结论 采用岛津公司的 inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus 微焦点X射线 CT系统检测智能手机锂电池内部结构，通过 CT 无损观察智能手机锂电池中的极耳形貌和极片破损、极片裂纹等缺陷。通过 VG 软件测量正负极片极差，并可以平铺展开极片，直观观察极片中的孔隙。 岛津应用云     采用岛津公司的inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus微焦点X射线CT系统检测智能手机锂电池内部结构，通过CT无损观察智能手机锂电池中的极耳形貌和极片破损、极片裂纹等缺陷。通过VG软件测量正负极片极差，并可以平铺展开极片，直观观察极片中的孔隙。