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日立分析儀器(上海)有限公司

當下是否應重新審視鋰離子電池質量控制問題?

時間:2021-1-21 閱讀:391
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我們終于告別了2020年。這漫長的一年里,除新冠疫情對個人健康的影響以外,隨之而來的全國性大封鎖還使得眾多行業的發展遭受重創。毫無疑問,汽車工業也未幸免;與2019年相比,該行業總值在2020年8月劇降 20%。除此之外,電動汽車市場還面臨著其他問題。

鑒于汽車制造商進行的一系列汽車召回均涉及電池過熱問題,現在是否應重新審視鋰離子電池質量控制問題?

 

昂貴的召回事件直指電池問題

近報導出的電池所致汽車傷亡事故是通用汽車五輛雪佛蘭Bolt汽車起火事故。起火原因調查目前尚處于初步階段,但所有起火原因均無一例外地暗示電池問題。為此,通用汽車正在召回近6.9萬輛汽車,涵蓋從2017年到2019年生產的車型。

在2020年5月推出Kugas混合動力車型后,福特召回的該車型達到數千輛;該車型此前在歐洲已發生七次起火事件,原因是電池與油箱距離太近,電池過熱時導致起火。寶馬公司和Mini公司正在召回或停止生產在2020年1月20日至9月18日之間生產的所有油電混動車型,約有26700輛汽車受到影響。該公司將電池起火風險列為召回原因,內部調查顯示,該問題的致因是生產過程中密封于電池中的外來污染物。寶馬公司*聲明指出:

“內部分析表明,在極少數情況下,顆粒物可能會在生產過程中進入電池內部,電池充滿電時可能會導致電池內部短路,從而引發火災。”

這些問題將矛頭指向電池制造商,而電動汽車電池制造商樂金化學的股價在通用汽車宣布召回后下跌4%,這將其他鋰離子電池制造商置于眾矢之的。

然而,電動汽車仍是行業發展的趨勢。許多國家的交通政策都希望在未來二十年內基本(也可能是*)過渡至電動汽車運輸系統。因此,盡管上述問題可能在短期內打擊了消費者和投資者的信心,但從長遠來看,此類問題必將得到克服。為電動汽車供應電池的市場必將增長;因此,確保電池供應的質量和安全至關重要,尤其是考慮到目前彌漫整個市場的不安情緒時亦如此。

 

預防電池起火

關于電動汽車電池起火的調查并未全部完成,但寶馬公司提出的顆粒污染物問題卻是*的現象。從本質上講,電池芯內部的金屬污染物會穿透正極和中心隔膜,導致電池內部短路。熱失控會導致過熱和著火。

為降低此種機制發生的可能性,電池制造商在生產過程中會檢測電池中是否存在金屬顆粒。此項檢查通常采用ICP-OES(電感耦合等離子體原子發射光譜法)或WDX(波長色散X射線光譜法)技術。此類方法能很好地確定電池芯內部的污染物的類型和濃度,但無法顯示顆粒物實際尺寸和數量。由于超過給定尺寸的金屬污染物會產生質量問題,因此有必要獲得關于電極板的內部尺寸和分布的真實圖像,以評估電池失效風險或其他指標。

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日立推出的EA8000A X射線顆粒分析儀能克服傳統ICP-OES和WDX技術的局限性,提供關于鋰電池和單個部件中金屬污染物的尺寸、數量、分布和元素類型的詳細信息。

EA8000A融合透射X射線和X射線熒光這兩種先進技術,可對電池部件(包括電極板、隔膜以及炭黑等導電物質)中的金屬污染物進行高速自動分析。此類信息可用于根本原因分析并確定材料中可接受的顆粒水平。由于分析速度極快,該技術可被用作常規生產的質量控制方法。

 

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