EV 또는 배터리 전기자동차라고도 불리는 전기자동차를 선택하는 이들의 수가 계속해서 매우 빠르게 늘어나고 있습니다. 전기자동차는 탄소 배출이 적은 데 반해 연료 절감양은 많고 유지관리비도 낮아 인기가 많지만, 배터리 안전성이 여전히 우려되고 있습니다.
EV와 여러 휴대용 가전기기의 전원으로 사용되는 리튬이온 배터리는 부적절하게 제조되거나 손상되면 과열될 수 있습니다. 과열되면 배터리 화재나, 심지어 폭발을 유발할 수 있습니다. 이런 위험을 예방하기 위해 리튬 배터리 안전성을 위한 다양한 표준과 검사 프로세스가 전 세계에서 시행되고 있습니다.
리튬 배터리 안전성에 검사를 위해 사용되는 한 가지 검사 도구는 산업용 현미경입니다. 이 게시물에서는 여러 가지 유형의 산업용 현미경이 EV용 리튬이온 배터리 검사를 어떻게 뒷받침하는지에 대해 설명할 것입니다.
리튬이온 배터리는 어떻게 작동할까요?
간단하게 말하자면, 리튬이온 배터리는 리튬이온의 움직임을 통해 전기를 발생시키는 충전 가능한 배터리입니다. 리튬이온 배터리의 네 가지 주요 구성요소는 양극, 음극, 전해질 및 분리기입니다.
- 양극은 양전극(일반적으로 금속 산화물)이자 리튬이온의 원천입니다. 음극으로 배터리의 용량과 전압이 결정됩니다.
- 음극은 음극에서 배출되는 리튬을 보관 및 방출하여 전기를 발생시키는 음전극(일반적으로 그래파이트)입니다.
- 전해질은 음극과 양극 간의 리튬이온 이동을 활성화하는 유도체로써 작용합니다.
- 분리기(예, 격막)는 음극과 양극의 물리적 접촉을 방지하는 얇은 막입니다. 이 장벽은 전자의 직접적인 흐름을 방지(단락 예방에 중요)하는 한편 미세한 구멍을 통해 리튬이온이 통과할 수 있게 합니다.
리튬 배터리가 에너지를 방출할 때는 리튬이온이 음극에서 양극으로 이동합니다. 이 방출 과정으로 다양한 기기를 작동하는 데 필요한 전기 에너지를 제공합니다. 기기에 연결되면 전하가 이 같은 움직임을 역전시킵니다. 다시 말해, 리튬이온이 양극에서 음극으로 이동합니다.
전체 전원 배터리 시스템은 제대로 기능하는 배터리의 안전성에 달려 있습니다. 단락이 화재, 폭발 또는 기타 사건을 유발할 수 있는 배터리 셀. 제조 과정에서 발생한 오염 또는 손상도 배터리 안전성과 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 이 같은 이유에서, 배터리 생산 내내 엄격한 검사 과정을 거치는 것이 중요합니다.
리튬이온 배터리 안전성과 성능을 뒷받침하는 검사 과정
검사관은 리튬이온 배터리 제조 과정에서 다양한 요소를 검사하여 부품이 청결하고 결함이 없다는 것을 확인해야 합니다. 여기에는 다음과 같은 내용이 포함됩니다.
1. 전극판 버 검사
먼저, 제조 공정에서 전극판 버를 모니터링하는 것이 중요합니다. 전극 버가 지나치게 길면 격막을 뚫고 단락을 유발할 수 있습니다. 이 같은 위험을 방지하기 위해 전극 버를 주의 깊게 모니터링하고 측정해야 합니다. 또한, 격막 품질은 배터리 성능에 상당한 영향을 줄 수 있습니다. 조사관은 격막을 조사해 표면 긁힘이나 기타 결함이 있는지 확인해야 합니다.
산업용 현미경은 이러한 검사에 도움이 될 수 있습니다. 당사의 DSX1000 디지털 현미경을 사용하면, 다음을 할 수 있습니다.
- 다양한 각도에서 버를 관찰해 그 상태를 정확하게 확인하고 결함을 간과하는 것을 방지
- 버 크기를 측정
- 미분간섭대비(DIC) 관찰 방법을 사용해 격막의 긁힘 및 기타 결함을 확인
DSX1000 디지털 현미경을 사용한 전극판 버 관찰
2. 배터리 케이스 및 전극판 검사
전극 코팅 및 슬리팅 이후, 전극 층 두께를 현미경으로 측정해야 합니다.
DSX1000 현미경은 정밀하게 측정할 수 있는 3D 스캐닝 및 측정 기능을 제공합니다. 이 같은 기능으로 전극판의 단면 두께, 각 레이어의 두께 및 표면각을 측정할 수 있습니다.
전극판 단면의 3D 측정
배터리 케이스와 전극판은 부품에 대한 금속 오염을 방지하기 위해 기술 청정도도 검사해야 합니다. 중간 레이어에 구멍이 생기면 금속 섬유가 배터리에 단락을 유발할 수 있습니다.
저희의 자동화 OLYMPUS CIX100 시스템을 사용하면 리튬 배터리 케이스와 전극판의 청정도를 실시간으로 검사할 수 있습니다. 이 시스템은 오염 이미지를 신속하게 포착하는 한편 개별 오염 입자의 크기를 분류하고 측정합니다. 시스템이 한 번의 스캔으로 반사(금속) 및 비반사 입자를 탐지하기 때문에 금속 섬유의 존재 여부를 신속하게 확인할 수 있습니다.
검사 후, 버튼을 클릭하면 시스템에서 준수 보고서를 출력할 수 있습니다. 사전보정 시스템, 기계적 안정성 및 자동화 제어 기능 덕분에, 결과는 정확하며 재현할 수 있습니다.
OLYMPUS CIX100 기술 청정도 검사 시스템
OLYMPUS CIX100 시스템을 사용한 섬유 청정도 검사 예시
리튬이온 배터리 안전성을 위한 현미경 및 기타 도구
상기 애플리케이션은 리튬이온 배터리 제조에서 디지털 현미경과 기술 청정도 검사 시스템이 중요한 역할을 한다는 것을 보여줍니다. 레이저 스캐닝 현미경 및 휴대용 XRF 분석기와 같은 기타 산업용 도구도 리튬이온 배터리 생산 과정 동안 검사와 품질 관리를 지원할 수 있습니다.
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