Mesure de la rugosité de surface des collecteurs d’électrodes des batteries lithium-ion

Collecteurs (à gauche : aluminium, à droite : cuivre)

Application : inspection des électrodes de batteries lithium-ion

Les matériaux les plus souvent utilisés pour les électrodes des batteries lithium-ion sont l’aluminium (électrode positive) et le cuivre (électrode négative). Lors du chargement et du déchargement, le transfert d’électrons se produit entre le collecteur et le matériau actif. Au niveau de ce point de contact, lorsque la résistance des matériaux actifs devient significative entre les collecteurs et l’interface, le transfert d’électrons devient inefficace, et la capacité électrique diminue. Si la rugosité de la feuille de métal du collecteur devient trop importante, la résistance des matériaux actifs entre les collecteurs et l’interface augmente, et la capacité électrique globale diminue.

Afin de s’assurer que les batteries fonctionnent correctement, les fabricants mesurent la rugosité de surface des collecteurs pour vérifier qu’elle est comprise dans la plage acceptable. Les données sont plus fiables lorsque la mesure de rugosité est réalisée pour un plan, et lorsque la plage de mesure est aussi grande que possible. Les instruments de mesure de la rugosité à contact conventionnels peuvent, toutefois, seulement mesurer la rugosité linéaire et peuvent endommager la feuille de métal.

Une solution pour des mesures de rugosité planaire sans contact

Mesure à l’aide du microscope à balayage laser LEXT 3D d’Olympus

Avantages de l’OLS5000 : aucun contact de surface, lentilles d’objectif dédiées, assemblage horizontal des données

1. Contrairement aux jauges de rugosité à contact, les mesures sans contact assurent que la feuille délicate n’est pas endommagée lors du processus de mesure. Cela empêche ensuite les erreurs dans les données causées par détérioration de l’échantillon.
2. Le LEXT OLS5000 utilise des lentilles d’objectif dédiées, vous pouvez donc acquérir des données qui sont précises au centre du champ de vision et dans la zone autour.
3. Il est possible d’assembler les données horizontalement, permettant l’acquisition des données sur une grande surface.
   Grâce à l’exactitude des données de la surface assemblée, il est possible d’acquérir les données de rugosité plus précises qu’avec les méthodes de mesure conventionnelles.
4. Une gamme de platines ayant une plage de déplacement de 300 x 300 mm vous permet de mesurer un objet même très grand, comme un collecteur utilisé dans les batteries automobiles, sans devoir préparer l’échantillon avant l’analyse au microscope.

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Mesure de la rugosité de la feuille de cuivre d’un collecteur d’électrode négative

Lors de la mesure de la rugosité à l’aide du microscope LEXT OLS5000 d’Olympus, les types d’informations suivants peuvent être affichés : les données de rugosité, les images 3D en pseudocouleur et les informations sur la hauteur générées par le microscope laser, et les images en couleurs réelles acquises par le microscope optique. Ainsi, les inspecteurs peuvent vérifier la rugosité sous forme de valeur numérique. Dans le même temps, ils peuvent déterminer l’état de la surface du collecteur à partir des données numériques. En observant ces images, les inspecteurs peuvent reconnaître la texture réelle de la surface.