CT无损检测扫描图像显示锂离子电池内部结构,采用彩色标注分析各层极片缺陷,用于电动汽车电池质量控制与失效分析。

推动移动出行:CT检测在电池质量保障中的作用

引言
在现代社会中,电气化进程的重要性无可否认。随着全球加速推动汽车、交通、能源及建筑供暖等高排放领域的脱碳转型,电气化已成为核心路径。而这一转型的关键在于电池,其产能需大幅提升以满足不断增长的消费需求。对于制造商而言,挑战在于如何在扩大生产的同时,严格维持质量标准。工业X射线和计算机断层扫描(CT)检测系统为应对这些挑战提供了关键支持,助力企业在快速变化的市场中占据竞争优势。

锂离子电池生产的增长
在驱动电池需求的领域中,电动汽车(EV)行业尤为突出,锂离子电池作为其核心技术,不仅是目前重要的储能装置之一,也是复杂的组件之一。它们广泛应用于便携式电子设备、固定电源,并在电动汽车中占比持续提升。制造商面临着提升电池容量与寿命、缩短充电时间的双重压力,且必须严格遵守安全与质量标准。

尽管锂离子电池技术在消费电子领域已趋成熟,但专为电动汽车设计的电池仍处于早期发展阶段。如何在不牺牲安全与质量的前提下扩大生产规模,是亟待解决的难题。在科研领域,锂离子技术已经成熟,实现了令人瞩目的储能容量和充电效率,但从科研成果到可靠的大规模生产,仍存在诸多挑战,尤其是在保持批量操作一致性上。

大规模生产的挑战
向大规模生产的转变带来了许多新的挑战。首要问题是不同供应商提供的原材料存在差异,这会导致生产过程中的不一致。此外,制造商还面临着在控制重量和成本的同时, 延长电池寿命并提高能效,废品率仍然很高,最多有30%的电池因制造缺陷而被丢弃。尤其是关键原材料供应日益紧张的情况下,新技术的快速发展以及需求的指数级增长加剧了这些挑战。

CT检测在电池生产中的角色
现代电池电芯生产在被称为“超级工厂”的大型设施中进行,采用复杂的制造工艺。先进的工业检测,特别是通过无损检测(NDT)方法,如X射线和CT扫描,在提升生产力和质量方面发挥着至关重要的作用。这些技术贯穿电池全生命周期,支持质量控制与失效分析——从研发阶段到生产中的缺陷单元检测。快速CT检测确保了可靠的在线生产控制,对关键部件进行全面检查。此外,CT检测在评估报废电池以判定是否可再利用方面,同样具有不可替代的价值。

利用CT技术,可对每个电芯扫描常见缺陷,例如阳极悬垂。这使得制造商能够同步检测并处理多种失效情况,减少报废并确保产品安全。CT检测发现的异常多种多样,包括异物夹杂、气泡、焊接缺陷及电解液不均等问题。随着电池模块尺寸和复杂度的增加,对整个模块进行树脂填充、连接件及尺寸精度等问题的检测,变得愈发关键。

检测中的自动化与速度
为满足不断增长的需求并适应新技术,电池制造商正加速转向自动化。由人工智能(AI)和机器学习(ML)增强的自动化缺陷识别(ADR)系统,现在能够以极高的速度和精度识别缺陷。这些系统可适配多种电池电芯类型,并通过重新训练来适应不断演变的技术和材料。这个系统支持对广泛缺陷的分析,确保电池性能符合标准。

与专业化合作伙伴及研究机构的协作,提升了CT检测技术的能力。这些合作对于推动工业和原子级别的电池检测进步至关重要,助力开发更安全、高效的电池解决方案。

结论
工业X射线和CT检测是实现移动出行领域更安全、高效电气化的关键技术。通过减少报废率并确保电池生产的高质量,这些技术为可持续移动出行转型提供了坚实支撑。随着电池制造商扩大产能以满足电动汽车市场需求,微纳米焦点CT系统及先进的在线扫描设备,将在助力汽车原始设备制造商(OEM)实现快速、可持续脱碳进程中发挥核心作用。

自动化机器人系统在电动汽车电池生产线上进行X射线检测作业,提高锂电池制造过程中的智能化与无损检测效率。
工程师在锂电池检测实验室中检查方形电芯组件,确保电动汽车电池的一致性、安全性和高性能标准。
研究员在实验室中进行锂离子电池测试,桌面展示多种电芯样本与测试设备,用于新能源电池研发与质量验证。