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工業CT在鋰電池檢測中的應用

工業CT是利用放射性核素或其他輻射源發射出的、具有一定能量和強度的X射線或γ射線，在被檢測物體中的衰減規律及分布情況，就有可能由探測器陳列獲得物體內部的詳細信息，最后用計算機信息處理和圖像重建技術，以圖像形式顯示出來。

針對當前鋰離子動力電池行業所密切關注的電池壽命問題和安全問題，可以用工業CT對鋰離子動力電池單體的各項內部結構特征進行了分析，從電池老化程度方面、電池安全隱患兩個方面進行掃描分析。

1 試驗方法

圖1為X射線計算機斷層掃描試驗照片。左側為Ｘ射線源，中部為測試樣品臺，右側為探測器。這3個關鍵部件均處于屏蔽鉛房內部，以確保在測試過程中，試驗人員不會受到Ｘ射線的輻射影響。

X射線計算機斷層掃描試驗照片

下圖為掃描裝置原理示意圖。如圖(ａ)所示，X射線從射線源發射，穿透測試樣品后由探測器中的成像單元接收透過的X射線，轉化為數字信號后在計算機中顯示圖像。鋰離子電池獲得的計算機斷層掃描圖像如圖(ｂ)和 圖(ｃ)所示。圖(ｂ)是電池的橫截面圖像示例，從圖中能夠清晰地觀察到電池內部的卷繞結構。圖(ｃ)是電池的縱截面圖像示例，從圖中能夠觀察到電池結構的整體規整度。

鋰電池安全隱患無損檢測

1. 電池電極褶皺

在電池內部，電極是否發生褶皺可以表征電池內部結構的整體規整水平，與電池的出廠程度和電池的使用程度相關。圖為廣東省華南檢測技術有限公司對客戶鋰電池內部電極進行的CT掃描圖像，從圖示可以觀察點白色發光部分有輕微褶皺。

2 結構斷裂檢測

電極斷裂會使斷裂點附近的微觀結構電連接程度異于其他區域，在充放電過程中會導致電流密度分布不均，造成微量的產熱不均和容量損失。由于電極在循環過程中會產生形變，電極的斷裂程度有可能由于電極整體形變而擴大，這一假設需要進一步比對驗證來證明。

3 電池內異物

電池內部異物主要是由于電池出廠的工藝缺陷造成的。由于CT掃描技術對于密度高的材料敏感，能夠檢測到的主要是金屬異物。圖為廣東省華南檢測技術有限公司對客戶鋰電池內部檢測圖。