リチウムイオン電池セル＆バッテリーの検査

リチウムイオン電池の導入は、常に利用可能なエネルギーに大規模ですぐにアクセスできるというモバイルの動向に直結しています。自動車、エレクトロニクス、さらには航空機技術の分野での需要の高まりに伴い、安全規制を満たすため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、人々そして環境をも脅かすリスクがあるため、品質と安全基準の遵守は非常に重要です。

日常的に非破壊検査試験 (NDT) を実施すれば、内部構造に関する貴重な解析ポイントが把握でき、故障防止やと設計の最適化のためだけでなく、より速くより安全な生産プロセスの確保にもつながります。

電池およびその内部の構造を壊すことなく確認するには、3D X線CTが有効であり、製造誤差による故障だけではなく、電気的や機械的な要因や過充電や劣化による故障を最小限に抑えることが可能です。

このような測定結果は、電極およびセルの製造における材料およびプロセスの改善への提言にもなり、また電池産業の新しい試験方法の開発の一部とも言えます。

当社のphoenix v|tome|x mおよびv|tome|x cの CTシステムは3種類のX線管を使用しており、バッテリの内部構造とコンポーネントを非常に鮮明に表示し、さまざまな検査を可能にします。

特に大型のセルや電池モジュール全体の検査には、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チューブが有効です。また、300 kVまでの電圧のマイクロフォーカスチューブを使用すれば1ミクロンまでの細部が確認できます。さらに、単一のセル、ナノフォーカスチューブ、セル内部の0.5ミクロンまでの細部の詳細を三次元的に可視化することも可能です。

加工不良
→ リチウムイオン電池の品質特性に関する知見とオーバーハング、異物混入、欠材等の測定による応用QS法の開発。

バッテリー性能
→ リチウムイオン電池の性能に対する材料・微細構造・セル設計の相関

不具合分析    
→ 故障したバッテリセルあるいはモジュールの検視

円柱型セル:
→ 電源ツール
→ 一般消費者向け製品
→ 自動車    

パウチ型セル (箔ラミネートリチウムイオン電池):
→ 携帯電話
→ ノートパソコン
→ デジタルカメラ
→ 一般消費者向け製品
→ 自動車 (BEV, PHEV)
→ バッテリー式蓄電システム (BESS)

プリズマティックセル:
→ 自動車 (BEV, PHEV)
→ バッテリー式蓄電システム (BESS) 

レベル: バッテリ 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組立てと操作の分析。サブ構成要素の接触および配置の評価。(課題：大きな試料形態と厚さには高いX線エネルギー、透過力と分解能のバランスが必要)

レベル: 単一セル
→ 製造およびジオメトリの不完全性
→ 信頼性、ライフタイムに関わる「マクロ」な製造効果
→ 製造プロセスの影響を理解し、寿命、安全性、および課題を改善するためのセルの構造的および機能的部品のリバースエンジニアリング（複雑な材料の混合、微細構造部）

レベル: 微細構造
→ 陰極／陽極（例えば空隙率の均一性)の可視化と定量化
→ 「ミクロ」 な生産効果
→ 原料粉末の定性・定量(例:凝集、異物、粒度分布)