배터리 제조를 위한 현미경 솔루션

배터리 제조를 위한 현미경 솔루션

배터리의 사용 범위는 휴대용 전자 장치에서 전기차 및 에너지 저장 장치에 이르기까지 다양합니다. 따라서 효율적이고 신뢰할 수 있으며 안전한 고성능 배터리를 비용 효율적으로 제조하는 것이 중요합니다. 배터리 구성품의 경우, 업계가 아직 상대적으로 업력이 짧고 아직 발전 중이기 때문에 품질 관리(QC), 고장 분석(FA) 및 R&D가 모두 중요합니다.

배터리 생산에는 검사 및 품질관리가 필요한 전극 제조뿐만 아니라 셀 조립 및 마감과 같은 다양한 단계가 있습니다. QC, FA 및 R&D에는 샘플 준비부터 현미경 육안 검사 및 화학 분석에 이르기까지 다양한 솔루션이 필요합니다.

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배터리 제조용 현미경 검사 솔루션에 대한 전문가의 조언이 필요하시면 문의해주시기 바랍니다.

라이카 광학 현미경을 사용하여 암시야 조명으로 촬영한 배터리 전극 표면 이미지.

배터리 전극은 어떻게 제조됩니까?

먼저, 양극 및 음극의 원료를 혼합하여 균질한 유화 물질을 생성합니다. 그런 다음 이 슬러리를 사용하여 금속 호일(일반적으로 구리 또는 알미늄)을 코팅한 다음 건조합니다. 원하는 전극 두께는 캘린더링으로 달성합니다. 그런 다음 모 롤을 더 작은 코일로 절단합니다(자식 롤). 마지막으로, 진공 건조를 통해 모든 잔여 용매를 제거합니다.

배터리 셀 조립이란 무엇입니까?

셀 조립의 경우, 단일 구성요소, 즉 양극, 음극, 및 세퍼레이터를 셀 기하학적 구조에 따라 스태킹하거나 와인딩합니다. 그러면 전극과 단자 사이에 전기 접촉이 이루어집니다. 그런 다음 스택 또는 "젤리 롤"(와인딩)을 셀 하우징에 삽입합니다.

셀 마감 공정이란 무엇입니까?

셀에는 전해질이 채워져 있습니다. 셀을 닫기 전에 사전 충전 공정 중에 생성된 가스를 제거해야 합니다. 마지막으로, 셀은 최적의 배터리 성능을 내기 위해 자동 화성 및 에이징 공정을 거칩니다.

배터리 생산 단계는 어떻게 됩니까?

최첨단 배터리 생산은 3가지 주요 단계로 이루어집니다.

  1. 전극 제조: 전극 준비는 전도성 첨가제와 바인더 혼합에서 시작합니다. 이어서 전극 호일을 이 혼합물로 코팅하고 캘린더링하는 동안 압축하여 올바른 크기로 절단(슬리팅)한 후 마지막으로 건조시켜 잔류 수분을 제거합니다.
  2. 셀 조립: 여기서, 양극 및 음극은 셀 설계(예: 원통형, 프리즘형, 또는 파우치(분리))에 따라 형상화되고, 이어서 스태킹하거나 와인딩하고 용접한 후 전해질로 충전된 하우징 안으로 삽입합니다.
  3. 셀 마감: 작동 성능과 안정성을 보장하기 위한 충전 및 방전 주기(화성)를 통해 전기화학적 활성화를 한 후 이어서 탈기, 에이징 및 최종 테스트를 진행합니다.

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배터리 전극 검사

전극은 배터리에서 가장 작은 유닛의 일부로, 코팅의 불순물이나 블로우홀 및 에지 파형과 같은 임계 결함은 배터리 성능과 신뢰성을 심각하게 저하시킬 수 있습니다.

이러한 결함은 단락을 유발하고 사용자에게 안전 위험이 됩니다. 또한 취약성이 증가하여 전극 처리 능력을 방해할 수 있습니다. 따라서 제조 중 전극 표면의 인라인 품질 관리와 검사 및 벌크 균질성이 중요합니다. 검사 현미경은 일상적인 전극 품질 검사, 생산 라인 가동, 결함을 검출하는 AI(인공 지능) 시스템 교육에 유용합니다.

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배터리용 버 감지

버 감지 공정은 전극의 가장자리에서 생성된 버가 슬리팅 및 셀 조립 중에 세퍼레이터를 손상시키고 단락을 생성할 수 있기 때문에 중요합니다. 버는 또한 충전 중인 배터리의 온도 제어에 결함이 있을 때 발생하는 열폭주 현상에 기여할 수 있습니다. 열폭주로 인해 온도가 지속적으로 상승하면 배터리 구성품이 분해되고 궁극적으로 화재 또는 폭발이 발생할 수 있습니다.

고성능 현미경은 조립 중 버를 최소화하여 열폭주와 단락으로 인한 배터리 손상을 방지하는 데 유용합니다.
라이카 밀링 시스템으로 준비한 배터리 전극의 단면도. 라이카 광학 현미경으로 녹화한 이미지.

배터리 구성품의 단면 분석

고성능 배터리 시스템의 개발 및 생산에는 구성품 내부 구조의 검사가 필요합니다. 여기에는 단면 분석과 같은 고급 기술이 사용됩니다.

이 분석에는 샘플 단면 및 분석 방법의 준비가 필요합니다. 구성품 재료는 부서지기 쉽거나 부드러운 특성으로 인해 준비가 어려울 수 있습니다.

고품질 단면에는 칩핑(부서지기 쉬운 재료)이나 스미어링(무른 재료)이 없습니다. 샘플 취급 및 준비 시에는 몇 시간 동안 진공 또는 제어된 대기에서 진행해야 합니다. 분석은 빠르고 신뢰할 수 있는 결과를 제공해야 합니다. 이러한 장점을 제공하는 솔루션은 다음과 같습니다.

  • 기계 연삭, 광택 및 밀링, 이온 빔 밀링 시스템
  • 진공 또는 제어된 대기를 유지하는 샘플 취급 또는 이송 시스템
  • 고성능 광학 현미경(레이저 분광기와 함께 사용 가능).

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배터리 생산을 위한 청정도 분석

배터리 생산 중 입자 오염이 발생하면 단락 및 과열을 유발하여 배터리 성능 불량, 수명 단축 또는 고장으로 이어질 수 있습니다.

따라서 부품 제조 및 조립 중 입자 검출 및 제거가 품질 관리에서 중요합니다. 배터리 생산 중 효율적인 품질 관리를 위해서는 견고한 청결 공정을 구현해야 합니다.

광학 현미경을 사용하면 청정도 분석을 위한 빠르고 정확한 솔루션이 가능합니다. 시각적 및 화학적 평가를 모두 하려면 분광기를 사용하는 현미경 검사가 필요합니다.

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가장자리에 균열과 버가 있는 배터리 전극. DVM6 디지털 현미경으로 촬영한 이미지.

배터리 전극의 결함 검사

가장자리에 균열과 버가 있는 배터리 전극. DVM6 디지털 현미경으로 촬영한 이미지.

라이카 광학 현미경을 사용하여 암시야 조명으로 촬영한 배터리 전극 표면 이미지.

배터리 전극 표면

라이카 광학 현미경을 사용하여 암시야 조명으로 촬영한 배터리 전극 표면 이미지.

구멍 결함이 있는 배터리 전극. 암시야 조명 및 라이카 광학 현미경으로 촬영한 이미지.

결함이 있는 배터리 전극

구멍 결함이 있는 배터리 전극. 암시야 조명 및 라이카 광학 현미경으로 촬영한 이미지.

검사 현미경

라이카 검사 현미경은 부품 또는 시료의 개요를 보거나 미세한 디테일을 시각화하는 등 사용자의 필요를 충족합니다.

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단면 분석

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기술 청정도

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면적 및 거리 측정

측정

측정 현미경은 품질 관리(QC), 고장 분석 및 연구 개발(R&D) 과정에서 시료와 피처의 치수를 결정하는 데 유용합니다. 라이카 측정 현미경에 대해 자세히 알아보세요.

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가장자리에 균열과 버가 있는 배터리 전극. DVM6 디지털 현미경으로 촬영한 이미지.
라이카 광학 현미경을 사용하여 암시야 조명으로 촬영한 배터리 전극 표면 이미지.
구멍 결함이 있는 배터리 전극. 암시야 조명 및 라이카 광학 현미경으로 촬영한 이미지.
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관련 문서

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