Блог

Jun 21, 2024

Смотри... не трогай: компьютерная томография аккумуляторов электромобилей

Вопросы и ответы, 18 февраля 2022 г. Передовые технологии рентгеновской и компьютерной томографии, уходящие корнями в здравоохранение, теперь используются для более быстрого, точного и неразрушающего контроля аккумуляторов электромобилей. Доктор Тобиас Нойбранд,

Вопросы и ответы

18 февраля 2022 г.

Передовые технологии рентгенографии и компьютерной томографии, уходящие корнями в здравоохранение, теперь используются для более быстрого, точного и неразрушающего контроля аккумуляторов электромобилей.

Доктор Тобиас Нойбранд, технический директор по контролю электроники компании Waygate Technologies, подразделения Baker Hughes и мирового лидера в области решений для промышленного контроля, объясняет, как передовые системы промышленной рентгенографии и компьютерной томографии (КТ) совершают революцию в неразрушающем контроле аккумуляторов и почему это критически необходимо для сегодняшнего дня. быстрорастущему сектору производства электромобилей (EV) и электронной мобильности, а также для будущих продавцов подержанных электромобилей.

С точки зрения исследований и разработок, технология, используемая в литий-ионных элементах, является зрелой и более или менее находится в конце своего развития. Следующим препятствием для производителей является обеспечение надежного и высококачественного массового производства этих элементов для снижения стоимости. В лаборатории все работает нормально, но когда доводишь до серийного производства, возникает ряд проблем. Например, они, скорее всего, работают с химикатами от разных поставщиков, что может привести к сбоям при автоматизированном массовом производстве клеток.

Не существует общего стандарта между всеми поставщиками, и одной из серьезных проблем с затратами является брак, когда элементы выходят из строя на определенном этапе испытаний и снимаются с линии. 2D-рентгеновские системы уже установлены в цехах и могут проверить, например, 20% клеток на наличие дефектов. Мы можем использовать технологию 3D CT для более детальной проверки и более точной оценки клетки. Это можно сделать быстро, сократить число ложных испытаний на отказ и сократить количество брака.

Лом – это не отходы, это сырье будущего. Он идет непосредственно в процесс переработки. Вы теряете пару процентных пунктов, и это хороший источник для создания новых ячеек. Но если вы думаете об этом как о линии для выпечки, вы увидите проблему. Если из каждых 10 печенек, которые вы производите, два ломаются, и вам не хватает хороших, чтобы заполнить коробку. Именно с этим сталкиваются производители. Каждая ячейка, которая оказывается плохой, снижает эффективность и увеличивает стоимость.

Движущей силой этого процесса является рынок электромобилей: каждый хочет более мощный автомобиль с большим запасом хода, а производители автомобилей переводят весь свой портфель на электромобили. Это приводит к большому разнообразию производимых аккумуляторных элементов. Когда вы добавляете это разнообразие в развивающийся сектор массового производства, который все еще собирает данные о проблемах, происходит постоянное обучение. В будущем у этих производителей будет статистический контроль процессов, но сейчас это настолько ново, процессы совершенствуются, и они создают озера данных, чтобы можно было вернуться и проверить, где возникли проблемы. Каждый раз, когда вы что-то меняете, вы начинаете обучение заново.

Вы обнаруживаете, что у вас немного лучшая химия, что, возможно, дает вам преимущество перед конкурентом, поэтому вы делаете это снова. Далее вам нужен аккумулятор для спортивной машины, и теперь он должен быть другого размера. Это своего рода круг, в котором сейчас находится индустрия.

Подумайте о конструкции ваших маленьких батареек для бытовой техники; то же самое и с большим автомобильным аккумулятором. Как только он построен, он запечатывается, и вы больше не можете заглянуть внутрь него – это как черный ящик. Вы можете проверить ток, но не знаете истинную целостность его структуры внутри. Производители автомобилей используют технологию проверки для проверки аккумуляторов, которые они покупают у производителей аккумуляторов. Если есть проблема, они хотят иметь возможность точно знать, в чем заключается неисправность: она в них самих или в производителе батареи?

Большое внимание к безопасности литий-ионных аккумуляторов было уделено в 2016 году, когда загорелось мобильное устройство Samsung Note 7, и внезапно вы не смогли сесть в самолет, если у вас был Note 7. Проверка КТ была важна при анализе неисправностей в в этом случае - это показало, что основной причиной была геометрия насадочных электродов. Электроды были свернуты в желейный рулон в очень маленьком чехле для телефона, и в некоторых местах углы становились слишком острыми, и электроды ломались. Если они были физически повреждены, в камере могло произойти короткое замыкание, и возник пожар.