打造高品质电池的奥秘

新能源汽车（NEV）的全球市场正在飞速增长：到2027年，电动汽车的销售额预计将达到8,000亿美元以上。电动汽车需求的急剧增加给制造商和供应商带来了更多压力，尤其在质量保证方面，电池的质量是关键核心。电池在电动汽车的性能、续航里程和寿命方面发挥着重要作用。质量保证是一个复杂的过程：使用不同的测量技术来检查电池特性，例如材料、电极、电池、模块和电池托盘。

电池质量保证助力打造高品质电池

工业显微镜用于分析电池研发过程中的电池材料、电池结构和潜在杂质。例如，蔡司交叉光束扫描电子显微镜（SEM）可以使用离子束曝光表面下的相关感兴趣区域，并在纳米范围内对其进行分析。

另一方面，在生产过程中，对电池单元和模块进行无损分析。在此阶段，主要采用X射线和计算机断层扫描系统（CT）。

电池托盘（也称为电池托架）对车身的稳定性至关重要。电池托盘在生产过程中必须通过几个质量门，以满足安全要求并确保车辆质量。

电池生产中的计算机断层扫描系统

为了满足对续航里程更高的NEV的需求，必须在不增加电池重量和尺寸的情况下提高电池的能量密度。这种不断增长的密度需要更复杂的无损检测。蔡司VoluMax 9 Titan和蔡司METROTOM等CT 系统对电池单元和模块等密集部件进行一致的CT扫描。它们生成非常高分辨率的3D体积数据集，从而呈现密集组件中隐藏的缺陷和特征，例如电极缺陷、错位、悬垂、外壳孔隙和颗粒污染。后者是主要的安全风险，不得作为最终产品的一部分。CT系统仅需一次扫描即可有效地解决复杂的测量和检查任务。这对于电池容量和安全性都是不可或缺的。

蔡司VoluMax 9 Titan占地面积小，非常紧凑，显示出非凡的坚固性。配备3k探测器，它可以扫描尺寸高达590 x 700mm、重量高达60kg的组件。无论是在实验室环境中还是在生产线上，由CT系统和易于使用的跨平台软件组成的完整CT解决方案都能提供高分辨率的3D体积数据集，即使在扫描大型、密集的电池模块时也是如此。

使用蔡司显微镜对锂离子电池进行成像和材料分析

复杂的材料系统，例如在电池或太阳能电池中发现的系统，依赖于许多不同材料的相互作用来有效地发挥作用。借助能量色散光谱（EDS），可以在显微镜中确认被检查物体的元素组成。这张照片证实了阴极侧的高氟残留，正如老化样品中所预期的那样。

氟存在于电解质中，并形成固体电解质界面（SEI），该界面随老化而增加。由于这种电池材料混合物的配方总是在变化，而且电池老化后的材料分布状态允许得出重要结论，因此需要通过材料分析进行反复评估。例如，一个稳定增长的SEI层是一个发现，它解释了电解质老化，从而随着时间的推移容量下降增加。

电池托盘测量

电池托盘是车身不可分割的一部分，因此，该组件的尺寸直接影响整个车身的尺寸精度和稳定性。蔡司为电池托盘提供了独特的检验组合，包括在线检验、离线计量检验以及铝焊缝检验（例如使用计算机断层扫描）。

在铣削和钻孔过程中，必须测量具有严格公差的许多特征。蔡司CALENO水平臂机器结合了光学和触觉传感器。蔡司EagleEye快速记录孔或螺柱位置等特征。触觉传感器以高精度覆盖光学不可接近的特征，例如底切。

ZEISS ScanBox 5系和6系用于全场三维扫描。这些光学测量机自动扫描零件，并创建精确的几何数字孪生，可在软件中用于在几分钟内对相关功能进行全面检验。