แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวันของเราเนื่องจากข้อดีของการทำความสะอาดความหนาแน่นพลังงานสูงและประสิทธิภาพการไหลเวียนที่ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการพัฒนาอย่างรวดเร็วของรถยนต์พลังงานใหม่และสถานีพลังงานเก็บพลังงานปริมาณของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเกินจินตนาการรถยนต์พลังงานใหม่รวมแบตเตอรี่หลายพันก้อนถึงหลายร้อยกิโลกรัมและแบตเตอรี่จำนวนมากรวมกันปัญหาด้านความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง แบตเตอรี่ลิเธียมรถยนต์ไฟฟ้ารถยนต์และสถานีเก็บพลังงานมีอุบัติเหตุระเบิดในปีที่ผ่านมาดังนั้นการวิจัยเกี่ยวกับคุณภาพแบตเตอรี่ลิเธียมความปลอดภัยและด้านอื่น ๆ ได้รับความสนใจจากผู้คนมากขึ้น เทคโนโลยีการตรวจสอบคุณภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมยังเสนอความต้องการที่สูงขึ้นซึ่งครอบคลุมวัสดุขั้วบวกและลบไดอะแฟรมฟอยล์ทองแดงอลูมิเนียมฟอยล์และแม้แต่วัสดุบรรจุภัณฑ์ภายนอก

OUBOTONG GROUP มีส่วนร่วมในการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ในสาขา optoscope และ electroscope เป็นเวลานาน ผ่านการสื่อสารกับลูกค้าส่วนใหญ่เราพบว่าการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ของลูกค้าในปัจจุบันมีปัญหาเช่นประสิทธิภาพต่ำปัจจัยอัตวิสัยของมนุษย์มีอิทธิพลอย่างมากและไม่ได้มาตรฐาน ด้วยเหตุนี้เราจึงก่อตั้ง บริษัท เทคโนโลยี Huihong โดยใช้ซอฟต์แวร์อัจฉริยะเพื่อให้ได้ระบบอัตโนมัติและมาตรฐานของการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์

I. ระบบการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อัจฉริยะสำหรับวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (LIBMAS)

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหมายถึงลิเธียมไอออนฝังสารประกอบเป็นชื่อทั่วไปของแบตเตอรี่วัสดุอิเล็กโทรดซึ่งส่วนใหญ่อาศัยลิเธียมไอออนเคลื่อนที่ระหว่างขั้วบวกและขั้วลบในการทำงาน เนื่องจากข้อบกพร่องในกระบวนการแปรรูปวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียมจะยังคงมีความน่าจะเป็นบางอย่างของความล้มเหลวในการใช้งานหรือการเก็บรักษา^[1]ตัวอย่างเช่นอิเล็กโทรดที่มีรูพรุนเกิดการขยายตัวและการหดตัวของปริมาตรในระหว่างการชาร์จและปล่อยให้เกิดรอยแตกของอนุภาคที่ค่อยๆงอกและขยายไปตามข้อบกพร่องเดิมส่งผลให้เกิดการแตกหักทางกลของวัสดุและการสลายตัวของโครงสร้างอิเล็กโทรดทำให้วัสดุอิเล็กโทรดเป็นผง ความล้มเหลวของวัสดุเหล่านี้ช่วยลดประสิทธิภาพการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมและส่งผลกระทบต่อความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยในการใช้งาน

รูปที่ 1: ระบบการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อัจฉริยะของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน Huihong

เพื่อตอบสนองต่อปัญหาความล้มเหลวต่างๆที่เกิดขึ้นในระหว่างการใช้แบตเตอรี่ลิเธียม Huihong Intelligent Technology ได้ปรับแต่งซอฟต์แวร์พิเศษสำหรับลูกค้าเพื่อตอบสนองทุกความต้องการของลูกค้า ด้วยเทคโนโลยี AI ขั้นสูงและเทคโนโลยีการประมวลผลภาพเพื่อให้สามารถระบุการรวมตัวของผลึกเดี่ยวได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำการระบุลูกแตกการตัดสินความสม่ำเสมอของการกระจายอนุภาคลูกทุติยภูมิสถิติรูขุมขนส่วนสถิติรูขุมขนของไดอะแฟรมและการวิเคราะห์วัสดุแบตเตอรี่ลิเธียมอื่น ๆ

1) การระบุ:

โดยปกติในการเตรียมวัสดุขั้วบวกแบบไตรภาคีจะใช้วิธีการตกตะกอน^[2]ทำให้การรวมตัวกันของอนุภาคหลักระดับนาโนกลายเป็นอนุภาคทุติยภูมิทรงกลม แต่โครงสร้างการสะสมดังกล่าวทำให้เกิดรอยแตกได้ง่ายส่งผลให้ประสิทธิภาพของเซลล์ลดลง

รูปที่สอง: โซนอัจฉริยะซอฟต์แวร์แยกลูกแตกและลูกธรรมดา

ด้วย Huihong LIBMAS อัตราส่วนการแตกของลูกสามารถนับและคำนวณได้อย่างรวดเร็วได้รับข้อมูลรอยแตกของลูกซึ่งจะช่วยปรับปรุงสภาพกระบวนการเช่นรูปที่สอง
ภายในอนุภาคที่เป็นบวกมักจะเป็นโครงสร้าง polycrystalline ที่เกิดขึ้นจากอนุภาคลูกทุติยภูมิเราโยนอนุภาคลูกทุติยภูมิออกไปและพบว่ามีรอยแตกจำนวนมากในส่วนอนุภาคหลังจากการชาร์จและการปล่อยวัฏจักรเช่นรูปที่สาม ใช้ LIBMAS เพื่อระบุรูพรุนในส่วนทำให้ได้ผลลัพธ์รูพรุนในส่วนได้อย่างรวดเร็ว

รูปที่สาม: การระบุรูพรุนส่วนของลูกบอลรอง

2) การระบุอนุภาค agglomerated:

อนุภาคไบนารีเชิงบวกมักจะต้องเผาภายใต้ออกซิเจนบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิสูง ผลิตภัณฑ์ไบนารีที่เกิดจากการเผาโดยทั่วไปมีรูปร่างการรวมตัวทั่วไปซึ่งประกอบด้วยอนุภาคหลักที่มีขนาดอนุภาคประมาณหลายร้อยนาโนเมตรและอนุภาคทรงกลมที่สองระหว่างหลายถึงสิบไมครอน ในอดีตใช้การวิเคราะห์ทางสถิติด้วยตนเองจำเป็นต้องวัดด้วยตนเองทีละคนหลังจากการถ่ายภาพ SEM ปริมาณงานมากและมีข้อผิดพลาดในการวัดที่มนุษย์สร้างขึ้น การใช้ซอฟต์แวร์การวิเคราะห์อัจฉริยะของ Huihong จากนั้นคุณสามารถดำเนินการได้ด้วยคลิกเดียวทำให้กระบวนการง่ายขึ้นและได้รับผลลัพธ์ทางสถิติที่ได้มาตรฐานอย่างรวดเร็วในเวลาอันสั้นเช่นรูปที่สี่

รูปที่สี่: การระบุอนุภาคลูกที่สองที่เกิดจากการรวมตัวของอนุภาคหลัก

ขนาดอนุภาคของวัสดุอิเล็กโทรดมีผลต่อความจุสมบัติการคูณและประสิทธิภาพการหมุนเวียนของเซลล์^[3]. อนุภาคขนาดเล็กสามารถลดเส้นทางการแพร่กระจายของของแข็งลิเธียมไอออนและอนุภาคที่มีรูพรุนภายในสามารถให้ช่องทางการย้ายถิ่นฐานของลิเธียมไอออนได้มากขึ้น แต่ขนาดอนุภาคที่เล็กเกินไปจะทําให้ประสิทธิภาพของคูลอมบ์และความหนาแน่นในการบรรจุต่ําซึ่งส่งผลกระทบต่อความจุของแบตเตอรี่โดยรวม สามารถระบุขนาดของอนุภาคหลัก (ความยาวความกว้างเส้นรอบวงพื้นที่ ฯลฯ ) และการกระจายได้อย่างมีประสิทธิภาพโดย Huihong LIBMAS เช่นรูปที่ห้า

รูปที่ 5: ซอฟต์แวร์แยกแยะอนุภาค agglomeration และส่วนของอนุภาค agglomeration โดยอัตโนมัติ

3) การระบุอนุภาคคริสตัลเดี่ยว:

เมื่อเทียบกับอนุภาคนาโนที่แยกต่างหากอนุภาค agglomerate มีข้อดีของพื้นที่ผิวขนาดเล็กความสามารถในการไหลของอนุภาคที่ดีความหนาแน่นของการบดอัดสูงและการแปรรูปที่ดีของสารละลายอิเล็กโทรด อย่างไรก็ตามในระหว่างการชาร์จและปล่อยประจุซ้ำ ๆ ของ agglomerates ขั้วไฟฟ้าจะขยายตัวและหดตัวอย่างต่อเนื่องและอนุภาคภายในจะแตกง่ายมาก เมื่อเทียบกับวัสดุ polycrystalline บวกที่ง่ายต่อการผลิตเม็ดบด การศึกษาจำนวนมาก^[4,5]ได้เริ่มต้นจากโครงสร้างผลึกตัวเองเพื่อสำรวจคุณสมบัติของวัสดุบวกสามขั้วคริสตัลเดี่ยวผลปรากฏว่าผลึกเดี่ยวสามขั้วมีความแข็งแรงเชิงกลที่ดีขึ้นจึงยับยั้งการบดอนุภาคและมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีขึ้นในการไหลเวียนของอุณหภูมิสูง การวิจัยดังกล่าวจําเป็นต้องระบุอนุภาคผลึกเดี่ยวและการกระจายภายในอย่างแม่นยํา Huihong Technology LIBMAS สามารถระบุอนุภาคผลึกเดี่ยวที่มีโครงร่างที่ชัดเจนในอนุภาคที่รวมตัวกันโดยอัตโนมัติและวัดและนับเส้นผ่าศูนย์กลางของมันเช่นรูปที่หก

รูปที่ 6: การระบุอนุภาคผลึกเดี่ยว

4) การรับรู้ขนาดลูกที่สอง:

นอกจากนี้ Huihong LIBMAS ยังสามารถระบุอนุภาคลูกบอลทุติยภูมิขนาดใหญ่และอนุภาคขนาดเล็กในภาพได้อย่างแม่นยำและคำนวณความสม่ำเสมอของการกระจายอนุภาคขนาดใหญ่และอนุภาคขนาดเล็กตามการตัดสินพื้นที่ ดังรูปที่เจ็ด

รูปที่ VII: การระบุและสถิติความสม่ำเสมอของการกระจายอนุภาคขนาดลูกที่สอง

5) สถิติความพรุนของไดอะแฟรม:

ไดอะแฟรมแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นส่วนสำคัญของแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นวัสดุพอลิเมอร์สูงที่มีโครงสร้างรูพรุนขนาดเล็กระดับนาโน หน้าที่หลักคือการป้องกันการลัดวงจรที่เกิดจากการสัมผัสสองขั้วในเวลาเดียวกันเพื่อให้อิเล็กโทรไลต์ไอออนผ่าน งานวิจัยที่เกี่ยวข้องยืนยัน^[6],การกระจายรูพรุนขนาดเล็กของไดอะแฟรมยิ่งสม่ำเสมอเท่าใดประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของแบตเตอรี่ก็ยิ่งยอดเยี่ยม

การกระจายของรูรับแสงส่วนใหญ่ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสแกน (SEM) สำหรับการสังเกต แต่อาศัยเพียงการสังเกตภาพด้วยตาเปล่ามีข้อผิดพลาดบางอย่างในลักษณะของความพรุนและไม่มีประสิทธิภาพ ดังนั้นเพื่อให้ได้ภาพที่แม่นยำยิ่งขึ้นของความพรุนของวัสดุจำเป็นต้องรวมซอฟต์แวร์ประมวลผลภาพเข้ากับ SEM เพื่อให้บรรลุความต้องการในการกระจายรูพรุนของไดอะแฟรมและการวิเคราะห์เชิงปริมาณ

รูปที่แปด: การระบุรูพรุนของไดอะแฟรมและสถิติความพรุน

HUIHONG LIBMAS สามารถรับข้อมูลความพรุนของไดอะแฟรมได้อย่างรวดเร็วตรวจสอบความพรุนของไดอะแฟรมเส้นผ่าศูนย์กลางรูพรุนและเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยและการวิเคราะห์ทางสถิติเพื่ออธิบายรายละเอียดโครงสร้างของพื้นผิวไดอะแฟรมและปรับปรุงความถูกต้องของการประเมินความพรุนของไดอะแฟรมแบตเตอรี่ลิเธียมเช่นรูปที่เก้า

ครั้งที่สอง ระบบวิเคราะห์วัตถุแปลกปลอมของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (LIBIAS)

ปัจจุบันอุตสาหกรรมการจำแนกประเภทโลหะและวัตถุแปลกปลอมแม่เหล็กในวัสดุขั้วบวกไฟฟ้าลิเธียมส่วนใหญ่มีสามด้านต่อไปนี้: โลหะและอนุภาคขนาดใหญ่ที่ไม่ใช่โลหะ, วัตถุแปลกปลอมแม่เหล็ก, Cu / Zn Monoplasm^[7]. มีการนำสิ่งแปลกปลอมเข้ามาในลักษณะที่มีการนำวัตถุดิบเข้ามาและผลิตในกระบวนการผลิต เพื่อควบคุมเนื้อหาของวัตถุแปลกปลอมที่ไม่ใช่โลหะ / โลหะ / แม่เหล็กในวัสดุขั้วบวกและลบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอย่างมีประสิทธิภาพโดยทั่วไปจะใช้อุปกรณ์ระดับมืออาชีพและซอฟต์แวร์เพื่อทำสถิติรูปร่างและองค์ประกอบของอนุภาคแปลกปลอมในวัตถุดิบหลังจากการคัดกรองครั้งแรก อุตสาหกรรมเคยใช้กระจกส่องแสงหรือวิธีการวัดด้วยตนเอง แต่วิธีการตรวจจับแบบดั้งเดิมเหล่านี้มักจะขาดความแม่นยํา ความครอบคลุมและความสอดคล้องของผลลัพธ์ข้อมูลไม่มากก็น้อย ซึ่งนําความท้าทายมาสู่การตรวจจับที่แม่นยําอย่างมาก ในปัจจุบันการตรวจสอบอนุภาคของวัตถุแปลกปลอมในวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียมมีปัญหาหลักคือ 1) แหล่งที่มาของวัตถุแปลกปลอมและการตรวจสอบย้อนกลับเป็นเรื่องยาก 2) ปริมาณข้อมูลขนาดใหญ่ใช้เวลานานและลำบาก 3) อนุภาคเป็นเรื่องง่ายที่จะรวมตัวกันและยากที่จะระบุ

รูปที่ 1: อนุภาคเดียวกันภายใต้กล้องจุลทรรศน์ออปติคอล (ซ้าย), กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (ขวา) และอนุภาคระบุสเปกตรัมพลังงาน EDS ตามลำดับองค์ประกอบหลักคือ Fe

รูปที่สอง: การกระจายอนุภาคทั้งหมดบนเมมเบรนกรองภายใต้ภาพกระจกไฟฟ้า

รูปที่สาม: ปรากฏการณ์การรวมตัวของอนุภาคในเมมเบรนกรอง

ในการตอบสนองต่อข้อบกพร่องของซอฟต์แวร์แบบดั้งเดิม บริษัท Huihong Technology ซึ่งเป็น บริษัท ย่อยของ Obotong Group ได้พัฒนา "ระบบวิเคราะห์วัตถุแปลกปลอมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน" (LIBIAS) นี่คือระบบการวิเคราะห์ความสะอาดอัตโนมัติเต็มรูปแบบซึ่งรวมฟังก์ชั่นการทำงานที่ถูกต้องมีประสิทธิภาพและใช้งานง่ายซึ่งสามารถตระหนักถึงการเก็บภาพ HD BSE และการประมวลผลภาพการทดสอบเชิงปริมาณขององค์ประกอบและฟังก์ชั่นอื่น ๆ รวมถึง: 1) โปรแกรมทดสอบที่ใช้งานง่าย 2) ระบบแก้ไขไลบรารีมาตรฐานแบบเปิด 3) สร้างแผนภูมิรายงานที่สอดคล้องกันด้วยคลิกเดียว

รูปที่ 4: แผนภูมิวงกลมแบบเปอร์เซ็นต์ของประเภทอนุภาค (ซ้าย), แผนภูมิเฟสทางสถิติแบบไตรภาคี (ขวา)

Huihong Intelligent Technology เป็นผู้ให้บริการโซลูชันแอปพลิเคชันการวิเคราะห์ภาพอัจฉริยะขนาดเล็กในภาคอุตสาหกรรม ด้วยวิสัยทัศน์ของ "ยึดติดกับต้นฉบับและนำไปสู่การวิเคราะห์อุตสาหกรรมด้วยเทคโนโลยีสารสนเทศ" สามารถให้บริการโซลูชั่นการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อัจฉริยะของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบเต็มรูปแบบแก่ผู้ใช้ Huihong เทคโนโลยีอัจฉริยะวิจัยและพัฒนา" แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนวัสดุกล้องจุลทรรศน์ระบบการวิเคราะห์อัจฉริยะ (LIBMAS)" และ "ระบบการวิเคราะห์วัตถุแปลกปลอมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (LIBIAS)" รวมเลนส์สแกนประสิทธิภาพสูงกับซอฟต์แวร์การวิเคราะห์ที่ชาญฉลาดเพื่อแก้ปัญหาจากวัตถุดิบลิเธียมไอออนไปจนถึงแผ่นขั้วบวกและลบไดอะแฟรมความสะอาดของลิเธียมไฟฟ้าเต็มรูปแบบของการวิเคราะห์ที่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนช่วยให้นักวิจัยพัฒนาผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าลิเธียมที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น

อ้างอิง:

[1] วังชี-ยู, วังชูโอ, โจวเกี่, แจงเจี-นาน, เจงเจี-ยุน, ยูชี-คียน, ลีฮอง ความก้าวหน้าในการวิเคราะห์ความล้มเหลวของแบตเตอรี่ลิเธียม แอคต้า ฟิส บาป , 2018, 67(12): 128501. ดอย: 10.7498/aps.67.20180757.

[2] https://doi.org/10.1016/j.powtec.2009.12.002

[3] หยางเซ่าบิน, เหลียงเจิ้ง หลักการและการประยุกต์ใช้กระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน [M]

[4] https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.abc3167.

[5] เซียวเจี้ยนเหว่ย, หลิวเหลียงปิน, ฝูเจ๋อเหว่ย, ฯลฯ คริสตัลเดี่ยว LiNi_{ค่า x}บริษัท_{ค่า y}เอ็ม_1-x-yโอ₂ความก้าวหน้าในการวิจัยวัสดุขั้วบวกสามขั้ว [J] อุตสาหกรรมแบตเตอรี่, 2017, 21 (2): 51-54

[6] Mao Jiyong, Xu Hanliang ผลกระทบของความพรุนของไดอะแฟรมต่อสมรรถนะของแบตเตอรี่สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน [J] เคมีกวางโจว, 2018,46 (14): 78-80

[7] เฮซอง, จันยองรี, ลีเจียง การศึกษาการควบคุมกระบวนการของโลหะวัสดุแม่เหล็กไฟฟ้าบวกลิเธียม [J] โลหะที่ไม่ใช่เหล็กของโลก, 2021 (17): 166-168.