超声扫描显微镜(SAM)在锂电池缺陷检测应用

       随着全球的资源枯竭和电动汽车市场的快速发展对储能技术的要求越来越高，锂离子电池作为一种绿色清洁的电化学储能器件越来越受到人们的重视。锂离子电池给人类日常生产生活带来了许多便捷，但其安全性以及生产质量的问题也引起了广泛关注。

       电解液作为锂电池的核心部分，不仅是维系着锂离子电池中锂离子传输的重任，也是电池获得高电压、高比能的必备基础，更影响着电池的安全系数。锂离子电池在工作或者储存的过程中会发生大量放热反应，热量若不能及时得到分散或释放，锂离子电池极易发生热失控，甚至燃烧或者爆炸。所以锂离子电池内部电解液的安全性和稳定性显得尤为重要。

       电解液的填充是锂离子电池生产过程中最困难和最关键的步骤，深入了解电解液浸润程度有利于进一步提升电池性能发挥和确保安全性。而目前对于电解液在注液后浸润过程尚未具有一种良好的方法进行检测。传统方法依靠长期经验以及大量的实验数据对其进行分析需要耗费极大人力和物力以及时间成本。现有的测试技术对电池微观参数的研究和失效机理的分析存在测定困难、测定周期长、测试方法非原位、表征方法有损等问题。

       例如对电池内部析锂程度的测定往往需要对锂电池进行拆解，破坏了电池内部原本封闭的体系，当电池极片以及电解液在遇到空气后会产生物理或化学变化，影响测试分析的准确性。

       针对上述问题，我们可以采用一种新的思路与方法：利用超声无损检测手段对锂离子电池电解液浸润性检测。

       超声无损检测是一种无需拆解锂电池，通过测量与锂电池内特性变化相关的物理量而实时获取内部信息，以电解液分布、析锂变化、老化机制等作为理论依据，实现对锂电池失效现象、原因和机理的检测、判断和分析。

       作为一种无损检测的手段，超声波检测具有定位准确、检测快速、灵敏度高、成本低等优点，且针对样品中的宏观缺陷、组织结构和力学性能具有良好的评估能力，是一种创新、简单、高效的检测手段。无损检测技术可在不伤害材料、工件、设备本身的基础上，通过超声波基本原理及技术对其整体状态、物理性能和内部结构进行检查和评估，进而确定其是否达到生产要求标准。

       ①　超声波无损检测由于超声波作用应力远低于被测材料的弹性极限，因此不会对材料产生机械损害，也不会对周围环境和操作人员带来损害。

       ②　超声无损检测成像系统可以清晰地观察到电解液对电极片和隔膜浸润程度，且成像效果良好、结果可靠。

       基于超声成像技术用于电解液浸润性检测极大地提高了检测效率，降低检测成本，为大规模产业化应用提供了一种可能。

       Hiwave和伍研发的超声扫描显微镜可以接受产业化定制，能够清晰地检测到锂电池内部浸润性，及其他内部焊接，缺陷。