摘要：數(shù)碼顯微系統(tǒng)有效解決了極片毛刺檢測中目視顯微鏡諸多弊端，且實(shí)際觀察、拍攝、測量過程操作更便捷，為動(dòng)力電池規(guī)模制造及安全檢測助力，正在該領(lǐng)域規(guī)模化導(dǎo)入及快速滲透。

近年來電動(dòng)車、儲(chǔ)能領(lǐng)域頻發(fā)的起火事故，引發(fā)大規(guī)模召回，責(zé)任主體波及國內(nèi)外制造商與電池企業(yè)。不僅讓涉事企業(yè)品牌形象受損，電池企業(yè)亦被要求承擔(dān)召回或更換電池的巨額費(fèi)用。

而從已披露的安全事故原因看，鋰電池質(zhì)量缺陷是造成上述安全隱患的關(guān)鍵因素之一。越來越多的電池企業(yè)嘗到了電池生產(chǎn)缺陷釀成的苦果，部分甚至遭受毀滅性打擊，慘痛的歷史為所有電池企業(yè)敲響了安全警鐘。

尤其是動(dòng)力電池大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)新周期，電池企業(yè)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的高品質(zhì)管控及安全要求越來越嚴(yán)苛。作為電池安全的一道重要關(guān)卡，鋰電檢測設(shè)備的重要性不言而喻。

基于此，國內(nèi)外電池企業(yè)為實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)及高安全性能電池產(chǎn)品生產(chǎn)，集體制定高于國標(biāo)的檢測裝備，安全試驗(yàn)裝備不再停留在“花架子”工程上，積極加快精密儀器、檢測設(shè)備在產(chǎn)線及不良品檢測領(lǐng)域的規(guī)模導(dǎo)入。

動(dòng)力電池大規(guī)模制造啟動(dòng)新周期，包括寧德時(shí)代、比亞迪、中創(chuàng)新航、國軒高科、億緯動(dòng)力、欣旺達(dá)等動(dòng)力電池企業(yè)為保證規(guī)模產(chǎn)能制造的安全性，積極加大包括數(shù)碼顯微系統(tǒng)在內(nèi)的精密測試儀器的規(guī)模導(dǎo)入及應(yīng)用。

安全不容忽視 直擊極片毛刺檢測設(shè)備痛點(diǎn)

在模切與疊片工序中，極片毛刺、粉塵不僅會(huì)降低電池能量密度，更重要的是一旦擊穿隔膜，將直接造成自放電或電池內(nèi)部短路，嚴(yán)重將引發(fā)安全隱患。因此，如何控制沖切時(shí)的毛刺大小，減小沖切產(chǎn)生的粉塵，以及在極片轉(zhuǎn)運(yùn)過程中避免毛刺的產(chǎn)生，已經(jīng)成為上述兩大核心工序面臨的最大難題。

但，極片毛刺檢測領(lǐng)域目前普遍采用的是體視顯微鏡，存在景深不夠、倍率不足、部分不帶測量功能、操作繁瑣等痛點(diǎn)，為滿足客戶需求部分甚至要多臺(tái)機(jī)器才能滿足需求，無法滿足電池企業(yè)毛刺檢測環(huán)節(jié)嚴(yán)苛需求及高效制造目標(biāo)。

在極片毛刺檢測環(huán)節(jié)，部分目視顯微鏡因景深不夠，無法看清全貌，只能看清局部。造成的弊端是，實(shí)際測量時(shí)可能將7μm數(shù)據(jù)測成3μm，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

而基恩士數(shù)碼顯微系統(tǒng)的出現(xiàn)，不僅解決了目視顯微鏡諸多痛點(diǎn)，電池企業(yè)在實(shí)際觀察、拍攝、測量時(shí)使用也更為便捷，為動(dòng)力電池規(guī)模制造及安全檢測助力，正在動(dòng)力電池極片檢測領(lǐng)域規(guī)?；瘜?dǎo)入及快速滲透。

基恩士VHX系列數(shù)碼顯微鏡瓦解極片毛刺檢測“頑疾”

作為傳感器和測量儀的國際化綜合供應(yīng)商，基恩士在數(shù)碼顯微鏡領(lǐng)域擁有30年以上歷史，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各大領(lǐng)域，產(chǎn)品技術(shù)十分完善。

其中，基恩士VHX系列數(shù)碼顯微系統(tǒng)，觀測樣品時(shí)看得更細(xì)、更清楚，一臺(tái)設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)0.1到6000倍的倍率觀察，支持2D/3D測量及圖片保存，相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)在動(dòng)力電池領(lǐng)域規(guī)模應(yīng)用，且客戶反饋十分不錯(cuò)。

針對極片有無毛刺、長度是否在規(guī)格內(nèi)等檢測需求，VHX系列數(shù)碼顯微鏡通過大平臺(tái)夾具單片移動(dòng)檢測和卷繞多層大范圍檢測兩大檢測方式實(shí)現(xiàn)。

上圖:VHX系列夾具單片豎直截面毛刺檢測； 

（特別說明：本文所有檢測應(yīng)用圖片均來自VHX系列，考慮讀者體驗(yàn)，文中其他圖片不再標(biāo)注VHX系列來源，請知悉。）

具體來看，VHX系列先采用100倍倍率查看3.5mm左右長度的極片視野范圍，一旦發(fā)現(xiàn)異常，進(jìn)一步切換300倍、500倍、800倍倍率進(jìn)行毛刺判定與測量。

100倍率極片檢測。

在高倍率觀察時(shí)，難免出現(xiàn)景深問題，看不清有凹凸樣品的表面，常規(guī)產(chǎn)品通常需要調(diào)整進(jìn)行對焦，VHX系列僅需簡單按鍵即可實(shí)現(xiàn)全幅對焦的清晰凸顯，快速看清表面。

VHX系列全幅對焦圖（上面）與無全幅對焦效果圖（下面）對比。

同時(shí)，VHX系列擁有再現(xiàn)拍攝功能，到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)拍攝條件時(shí)，操作人員簡單點(diǎn)擊標(biāo)準(zhǔn)圖片，自動(dòng)拍攝出標(biāo)準(zhǔn)效果，對使用人員及使用成熟度依賴低。因此，VHX系列擁有非常高的清晰度和出色的操作性。

多應(yīng)用場景護(hù)航電池安全

目前，VHX系列數(shù)碼顯微系統(tǒng)已經(jīng)在動(dòng)力電池領(lǐng)域規(guī)模應(yīng)用，客戶反饋十分不錯(cuò)。除毛刺檢測外，其核心應(yīng)用場景還包括極片缺陷分析，來料銅箔銅屑、鋁箔鋁屑檢測，鋁殼或鋼殼表面電鍍不良或擊穿分析，圓刀和模刀檢測。

極片缺陷分析環(huán)節(jié)，極片開裂、掉料或偏移，極片表面多孔洞或疏松，將造成鋰電池能量密度降低，且容易引發(fā)安全隱患。VHX系列通過100倍查看3.5mm左右長度的極片視野范圍，發(fā)現(xiàn)極片缺陷。

上圖：極片開裂檢測。

來料銅箔銅屑、鋁箔鋁屑檢測環(huán)節(jié)，銅箔、銅屑或鋁箔、鋁屑太大或過多，一旦金屬單質(zhì)累積到一定程度，其堅(jiān)硬的棱角容易穿刺隔膜，進(jìn)而造成電池自放電，引發(fā)安全隱患。

VHX系列數(shù)碼顯微系統(tǒng)通過在銅箔或鋁箔切割面，采取黑色膠帶粘黏，進(jìn)一步放到顯微鏡下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)深度合成功能觀測。

來料銅箔的銅屑檢測

殼體防爆閥檢測與殼體底部焊接檢測環(huán)節(jié)，動(dòng)力電池防爆裝置一般采用刻痕或焊防爆膜。為降低電池爆炸的沖擊或傷害，大部分鋰電池均會(huì)采用防爆閥，由激光切割和沖壓的方式加工，而加工的深度直接影響防爆閥的有效性及安全性，且裂紋或嚴(yán)重?zé)嵊绊懢鶗?huì)造成安全隱患。如深度不夠無法起到防爆作用，但深度過深則存在穿透風(fēng)險(xiǎn)。

VHX系列顯微鏡通過3D圖像拼接后，首先觀測是否有裂紋或嚴(yán)重?zé)嵊绊?；然后設(shè)置基準(zhǔn)面，自動(dòng)識(shí)別防爆閥最深點(diǎn)。

上圖：觀察激光切割后是否有裂紋或嚴(yán)重?zé)嵊绊?/span>

激光切割極片、極耳和箔材的熱影響和熔珠堆疊檢測環(huán)節(jié)，激光切割技術(shù)通過高功率密度激光束照射切割的電池極片，局部溫度快速加熱至很高的溫度，迅速融化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)而形成孔洞。而隨著光束在極片上移動(dòng)，孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫，完成對極片的切割。但伴隨而來的問題是，巨大的激光熱影響片區(qū)及熔珠的產(chǎn)生。

而VHX系列在該環(huán)節(jié)的作用也十分明顯，可以檢測熱影響區(qū)域?qū)挾?、檢測熔珠大小、熔珠堆疊厚度和寬度等影響電池安全的參數(shù)，避免因激光切割弊端引發(fā)的安全隱患。

上圖：激光切割熱影響

上圖：熔珠大小 

圓刀、模刀和焊頭焊座等檢測環(huán)節(jié)，刀具作為分條分切極片最重要的工具，一旦刀具存在崩缺、表面不平等情況，則由切斷變?yōu)槔瓟啵菀滓饦O片毛刺、掉料或開裂等問題，嚴(yán)重影響產(chǎn)品品質(zhì)。

針對不同刀具VHX系列數(shù)碼顯微系統(tǒng)的產(chǎn)品策略略有不同，如圓刀測量時(shí)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)圓刀上下刀，直接放到顯微鏡下，先100-200倍粗略觀察，找到缺陷，進(jìn)行高倍測量；先100-200倍粗略觀察，找到缺陷，高倍測量；對于模刀檢測，則需要3D合成后再來觀測是否有崩缺。

上圖：崩缺檢測； 

值得一提的是，滿足客戶以上多應(yīng)用場景的精確檢測需求外，VHX系列強(qiáng)大的圖片編輯功能讓客戶輕松應(yīng)對客訴。實(shí)現(xiàn)圖片拍攝之余，該產(chǎn)品能夠?qū)σ呀?jīng)拍攝照片進(jìn)行編輯處理，直接生成報(bào)告，快速應(yīng)對客訴，節(jié)約客戶時(shí)間，得到效果良好的多信息圖片。

與此同時(shí)，VHX系列產(chǎn)品圖像捕捉時(shí)間短，一體化設(shè)備，操作方式簡單易學(xué)，可以輕松拍出高質(zhì)量圖像，客戶對問題及處理措施易懂，維修減少、客戶滿意度提升。

綜合來看，憑借高景深、高倍率、操作便捷性等諸多性能優(yōu)勢，基恩士VHX系列數(shù)碼顯微系統(tǒng)在研發(fā)、生產(chǎn)和測試、質(zhì)量控制與保障及電池失效分析等諸多環(huán)節(jié)，均是分析部件和樣品并生成檢測報(bào)告的理想儀器。

可以預(yù)見的是，面向TWh時(shí)代，動(dòng)力電池大規(guī)模制造奔襲，以數(shù)碼顯微系統(tǒng)為代表的精密檢測設(shè)備需求及滲透將大幅攀升，基恩士VHX系列產(chǎn)品也將迎來其需求的爆發(fā)期。

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