鋰離子電池在完成裝配封口前最怕金屬粉塵、雜質(zhì)、水分和毛刺。極片毛刺會(huì)引起的內(nèi)部短路，因此涉及到鋰電池的安全問題，是鋰電池制造過程中非常關(guān)鍵的管控項(xiàng)目。毛刺的控制也一直是業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點(diǎn)。美能光子灣超景深顯微鏡，以其亞微米級(jí)的測(cè)量能力，為鋰電池極片毛刺的檢測(cè)帶來了革命性的進(jìn)步，助力鋰電池制造過程中的毛刺控制。

毛刺，特別是金屬毛刺對(duì)鋰電池的危害極大，尺寸較大的金屬毛刺在卷繞時(shí)會(huì)直接刺穿隔膜，導(dǎo)致正負(fù)極之間短路，造成電池發(fā)熱及爆炸而危害使用者的人身安全。

在實(shí)際生產(chǎn)中，為了制成不同尺寸的電池，經(jīng)過涂布、輥壓之后的極片還需要經(jīng)過分切、沖裁等工序。

極片分切工藝是鋰離子電池制造工藝中毛刺產(chǎn)生的主要過程。以分切工序?yàn)槔?，極片本身的物理力學(xué)性能、成對(duì)刀具重疊量、刃口磨損狀態(tài)等都會(huì)對(duì)毛刺的產(chǎn)生及大小造成影響。毛刺高度過高，會(huì)導(dǎo)致在毛刺上會(huì)產(chǎn)生枝晶刺破隔膜，造成電池內(nèi)部的短路。

Part.01

IEEE1725標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于毛刺及高度定義

IEEE1725中從電芯所用原材料物化指標(biāo)（如隔膜收縮率及閉合溫度），到電芯的設(shè)計(jì)原則（如容量balance）、電芯生產(chǎn)加工過程（毛刺控制、卷繞螺旋度控制、可追溯性等），再到標(biāo)準(zhǔn)文件、記錄表單，以及成品電芯的安全性能測(cè)試，都有詳細(xì)的明確規(guī)定。

按照IEEE1725標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，毛刺及其高度定義如下圖所示。

IEEE1725中毛刺及高度定義示意圖

其中“B”代表毛刺，通過圖中可知毛刺高度的定義是以箔材（即無涂層的區(qū)域）為基準(zhǔn)線，從箔材向上或向下延伸至極片外的方向的金屬凸起；或者是有涂層的區(qū)域，從涂層向上或向下延伸至極片外的方向的金屬凸起。測(cè)試毛刺尺寸則是測(cè)量毛刺垂直方向的高度。

測(cè)試要求極片水平方向和厚度方向的毛刺，測(cè)試前建議用毛刷或碎布輕輕擦拭極片邊緣的浮粉。毛刺在顯微鏡或影像儀下是呈現(xiàn)光亮的凸起。

Part.02

IEEE1725標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于毛刺控制的要求

標(biāo)準(zhǔn)中原文提到：

制造商需要具有生產(chǎn)控制或預(yù)防措施，來防止由于毛刺引起的內(nèi)部短路問題出現(xiàn)。預(yù)防方式可以是在未涂布的金屬箔上應(yīng)用絕緣膠帶或絕緣涂層，或者是在有文件化的工程分析（FMEA）里說明高度大于或等于隔離層厚度公差下限50%不會(huì)引起內(nèi)部短路。

如果沒有合適的設(shè)計(jì)預(yù)防措施（比如貼絕緣膠帶，涂布或FMEA），則要至少進(jìn)行每輪班一次或每批次一次的在每個(gè)切斷處的觀測(cè)來判斷毛刺高度是否低于隔膜厚度公差的下限的50%?？紤]角度可以包括但不限于涂層厚度，隔膜厚度，有涂層極片的區(qū)域與無涂層極片區(qū)域、絕緣體、以及極片包覆等。

Part.03

毛刺的檢測(cè)

從檢測(cè)需求來看，要想全面管控產(chǎn)品品質(zhì)，不僅要檢測(cè)出是否有毛刺，還要根據(jù)毛刺的大小做出不同判定。

早期的一些企業(yè)因?yàn)橘Y源的限制和對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)知缺乏，有采取有手感的、有些是用帶刻度的小放大鏡筒去觀看測(cè)量的。其實(shí)這些毛刺的檢測(cè)方法都不太科學(xué)。測(cè)量毛刺都是微米級(jí)的，需要專門的測(cè)量?jī)x器如高倍高清晰度的光學(xué)顯微鏡等設(shè)備才能有效測(cè)量。

美能光子灣超景深顯微鏡與其他顯微鏡毛刺測(cè)量效果對(duì)比

鋰離子電池極片邊緣毛刺

ME-UD6300

美能光子灣超景深顯微鏡

美能光子灣超景深顯微鏡是一款用于對(duì)各種精密器件及材料表面進(jìn)行亞微米級(jí)測(cè)量的檢測(cè)儀器。與傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡不同，該設(shè)備擁有更大的景深、更廣的視野、更高的放大倍率、更全的觀測(cè)角度，足以應(yīng)對(duì)各種極具挑戰(zhàn)的觀測(cè)場(chǎng)景。

• 超清數(shù)字成像器件，3840*2160 800W 像素超高速實(shí)時(shí)傳輸

• 多種HDR技術(shù)結(jié)合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)亮區(qū)暗區(qū)真實(shí)呈現(xiàn)

• 先進(jìn)的遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證真彩與銳利、低畸變圖像質(zhì)量

隨著技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)鋰電池安全性能要求的提高，毛刺控制已成為電池制造過程中不可或缺的一環(huán)。從IEEE1725標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格規(guī)定到超景深顯微鏡等高精度檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)用，我們可以看到業(yè)界在毛刺控制方面所做的努力和取得的成果。美能光子灣超景深顯微鏡將繼續(xù)在鋰電池制造領(lǐng)域發(fā)揮其重要作用，為全球用戶提供更安全、更可靠的能源解決方案。

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