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リチウムイオン電池およびバッテリーの検査

リチウムイオン電池は、ポータブル電子機器、定置型電源、電気自動車で一般的に使用されている、最も強力なエネルギー貯蔵機器の 1 つです。 メーカーとサプライヤーは、負荷容量を増やし、ライフサイクルを延長し、すべての品質保証と安全基準に準拠するために懸命に取り組んでいます

ウェイゲート・テクノロジーズ のプレミアムX線撮影システムの幅広いポートフォリオは、研究開発だけでなく、故障の仕組みを分析するための欠陥リチウムイオン電池の事後分析、さらにはすべての重要部品の信頼できる検査により安全で確実な生産管理を提供する高速 CT 検査もサポートします。

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ベーカーヒューズ への工業用X線および CT ソリューションのインタビュー

このポッドキャストでは、ARC の副社長クレイグ・レスニック氏が、ベーカーヒューズ傘下のウェイゲート・テクノロジーズに所属する 2 人のリーダー、製品管理チームリーダーのオリバー・ブランケ博士と、シニアトレーニングマネージャーのホルガー・ロス博士にインタビューし、工業用 X 線およびコンピューター断層撮影 (CT) ソリューションについて討論しています。

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リチウムイオン電池の CT 検査のメリット
CT 検査などの非破壊バッテリー試験を使用することで、バッテリーメーカーと OEM にはどのようなメリットがあるかをさらに詳しく詳細が必要ですか?

リチウムイオン電池の CT

品質と安全

X 線撮影と 3D コンピューター断層撮影のメリット

リチウムイオン電池の課題

設計タイプと用途

リチウムイオン電池の分析ツールとしての μCT の可能性と課題

品質と安全

 

リチウムイオン電池の導入は、モバイルで常に利用可能なエネルギーが、大規模にすぐにアクセスできる状態で存在するようになったというトレンドの転換になりました自動車、電子機器、さらには航空機技術の分野での需要の高まりに伴い、満たすべき安全規制の要件はますます厳しくなっています

バッテリーの内部故障は短時間で大量のエネルギーを放出し、人的および環境的要因を脅かすものとなるため、品質および安全基準への準拠は非常に重要です

産業ルーチンでの非破壊検査 (NDT) を実行すると、複雑な内部構造に対する貴重な洞察が得られ、故障防止とエンジニアリングの最適化、およびより高速で安全な製造プロセスが実現できるようになります

X 線撮影と 3D コンピューター断層撮影のメリット

バッテリーとそのコンポーネントの内部構造を非破壊的に見ることは、3D X 線コンピューター断層撮影によって実施でき、製造エラーによって引き起こされる故障原因だけでなく、電気的、機械的、熱的乱用や、劣化による故障原因も最小限に抑えます

このような測定の結果は、電極およびセル製造の分野において目標を定めて材料やプロセスを改善する基礎データとなり、バッテリー業界において新しい試験方法を開発するために利用することもできます

Phoenix V|tome|x M および CT システムで提供されるような 3 つの異なる X 線管を使用すると、バッテリーとそのコンポーネントの内部構造を非常に広範囲の検査タスクで可視化できます

特に大きなセルとバッテリーモジュール全体は、450 kV のエネルギーレベルまでの高エネルギーミニフォーカス管で検査できます。 細部は、最大 300 kV 電圧のマイクロフォーカス管で検出でき、最大 1 ミクロンの詳細を認識できます。 単一セル、ナノフォーカス管、セル内の最大 0.5 ミクロンの微細部分の特に詳しい洞察を得るために、3 次元で表示することができます

リチウムイオン電池の課題

欠陥への対応
→ リチウムイオン電池の品質関連特性に関する知識と、オーバーハング、異物の混入、欠落した材料などの測定による応用 QS メソッドの開発。

バッテリー性能
→ 材料、微細構造、セル設計とリチウムイオン電池の性能との相関関係

故障分析    
→ 故障したバッテリーセルまたはモジュールの故障後分析の視覚化解釈

設計タイプと用途

円筒形セル:
→ パワーツール
→ 消費財
→ 自動車

ポーチセル (コーヒーバッグセル):
→ 携帯電話
→ ノート PC
→ デジタルカメラ
→ 消費財
→ 自動車 (BEV、PHEV)
→ バッテリーベースエネルギー貯蔵システム (BESS)

プリズマティックセル:
→ 自動車 (BEV、PHEV)
→ バッテリーベースエネルギー貯蔵システム (BESS)

リチウムイオン電池の分析ツールとしての μCT の可能性と課題

レベル: バッテリーモジュール
→ 複数のセルで構成されるモジュールの正しいアセンブリーと製造の分析。 サブコンポーネントの接触と配置の評価。 (課題: サンプル形状が大きくかなりの厚さがある場合には、高い X 線エネルギー、透過力と分解能のバランスが必要です)

レベル: 単一セル
→ 製造上のおよび形状的な欠陥
→ 信頼性、寿命に関する「巨視的」製造効果
→ セルの構造部品と機能部品のリバースエンジニアリングによる、製造プロセスの影響の理解と、寿命、安全性、課題の改善 (複合マテリアルミックス、微細構造部品)

レベル: 微細構造
→ カソード/アノードの可視化と定量化 (例: 多孔性の均一性)
→ 「微視的」生産効果
→ 原料粉末の定性的および定量的特性評価 (例: 凝集、異物粒子、粒度分布)

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