讲道“锂”离子电池超声SAM失效分析

第一块锂矿石的发现，1800年，一个巴西人在一个瑞典的小岛上捡了一块好看的“石头”，无色透明，带有珍珠光泽，把它丢进火里会发出深红色火焰。在那个“放血疗伤”处处是“魔法”的时期。这块石头大概率会成为江湖术士用来召唤魔鬼或者预言血光之灾的道具。直到1821年布兰德使用电解法第一次电解出一些“银白色金属粉末”，人们才第一次真正的发现到一个新道“理”。没错，这个就是至今为止发现最轻碱金属元素元素周期表中第三号元素“锂”。而多数人们了解“锂”，都是从新能源汽车锂电池中开始的。今天我们就聊聊这个神奇元素有“白色石油”美誉的元素“锂”。

关于新能源电动汽车的火热，想必也不用多言。其中电动汽车的核心动力之源“锂离子动力电池”，亦是广大车企必卷之地。1991年索尼公司推出了锂离子可充电电池，引发了消费领域电子革命的同时，也将元素“锂”拉下元素周期表，走进了大众视野。相对于其他材料“锂”元素在电池方面有着出色的数据体现。恰好复合新能源汽车电池的需求。一场关于“锂离子电池的工业革命”应运而生。 

正极、负极、隔膜、电解液，这就是一枚锂离子动力电池的原型结构，充电时，锂电池获得能量，锂离子从正极脱嵌进入到电解液，电解液中的锂离子嵌入到石墨的层状结构中，放电时锂离子从石墨脱嵌回到电解液，电解液中的锂离子再次回到正极中同时为车辆提供动力，但是无论是手机还是电动车上的锂离子电池，看起来都是一包实心的东西没有汤汤水水，其实是因为现实中为更小的体积和更高的电量， 会将电池正负极做成疏松多空的材料黏在铝箔和铜波上，用一张比发丝还薄的绝缘隔膜挡在中间，防止短路，它能让锂离子穿过但不导电，像是海绵吸水电解液浸润其中填满所有孔隙。

目前电动汽车基本采用三种类型锂电池，包括：圆柱锂电池，软包锂电池，方形锂电池。不同类型锂电池由于结构不同，在电池包内部的安装布置也不相同。例如，圆柱锂电池需要构成大量模组，电池模组制造和管理系统都很复杂。软包锂电池外部强度低且散热较差，需要安装并使用防护支架和散热装置。方形锂电池的安装布置较为简单，模组数量少且易实现热管理。不同类型锂电池在电池包内部会经受复杂的机械载荷，并且能量密度较高的电极材料具有较低的热稳定性，很可能导致锂电池在机械载荷作用下产生不同程度的外部/内部短路，引发安全问题。

锂离子电池超声SAM失效分析

由于锂电池内部结构特殊，人们无法直观的通过观测电池外部判断电池内部是否良好，锂电池在充放电过程中电解液是否异常，循环充放电过程中锂离子电池内部是否出现析理结晶等问题，因此需要一种非破坏性的检测系统，可以直观的观测电池内部的结构情况。超声波扫描显微镜是先进的内部缺陷无损检测设备，可在不破坏锂电池的情况下对锂电池内部进行扫描成像。在锂电池失效分析领域有着巨大作用。

相较传统超声扫描检测设备，和伍超声扫描显微镜支持10~230MH的超声探头，具备更高的成像清晰度，可轻松识别出被测样品内部的缺陷、裂纹及空洞，最小识别缺陷为10μm*10μm，并具备厚度测量功能和相位分析功能。

Hiwave超声扫描显微镜T430

而相位分析功能常用于芯片封装缺陷检测，用于分析波形的相位，当两种不同介质的声阻抗相对大小发生变化时，波形的相位会发生反转，对于相位反转的区域进行特殊着色处理，使得缺陷位置的图像更容易识别。根据接受后的超声波特征可用于评估锂电池内部结构及缺陷特征。基于此逻辑、利用超声成像技术的水浸超声扫描显微镜。是一种很好的锂电池内部缺陷失效分析检测设备。