Misurazione dell'irregolarità superficiale dei collettori con elettrodi di batteria agli ioni di litio

Collettori (a sinistra: alluminio, a destra: rame)

Applicazione - Ispezione degli elettrodi delle batterie agli ioni di litio

I materiali utilizzati per gli elettrodi delle batterie agli ioni di litio sono in genere alluminio (elettrodo positivo) e rame (elettrodo negativo). Durante le fasi di carica e scarica, tra il collettore e il materiale attivo si verifica il trasferimento dell'elettrone. In tale punto di contatto, quando la resistenza dei materiali attivi tra i collettori e l'interfaccia diviene significativa, non si ottiene un trasferimento efficiente dell'elettrone e si ha una riduzione della capacità elettrica. Se sulla lamina di metallo del collettore si verificano troppe irregolarità, queste provocano un aumento della resistenza dei materiali attivi tra i collettori e l'interfaccia riducendo la capacità elettrica generale.

Per ottenere un corretto funzionamento delle batterie, i produttori misurano l'irregolarità della superficie dei collettori che deve rispettare un determinato range. Si ottiene una maggiore affidabilità procedendo alla misurazione dell'irregolarità per un piano e quando il range di misurazione è il più grande possibile. Gli strumenti di misurazione delle irregolarità convenzionali di tipo a contatto però permettono solo la misurazione della irregolarità lineare e possono danneggiare la lamina.

Una soluzione per la misura delle irregolarità planare senza contatto

Misurazione eseguita con il microscopio a scansione laser 3D LEXT Olympus

Vantaggi dell'OLS5000: nessun contatto superficiale, lenti degli obiettivi dedicate, stitching dei dati orizzontali

1. A differenza dei misuratori di irregolarità del tipo a contatto, le misurazioni senza contatto garantiscono l'assenza di danni alla lamina durante la procedura. In questo modo si evitano anche errori nei dati causati da danni sul campione.
2. Il LEXT OLS5000 utilizza obiettivi dedicati che permettono l'acquisizione precisa dei dati sia al centro del campo visivo sia nell'area circostante.
3. La funzione di stitching orizzontale permette l'acquisizione di dati su una vasta area del campione.
   L'elevata precisione dei dati relativi all'area sottoposta a stitching permette una maggiore accuratezza nell'acquisizione dei dati relativi all'irregolarità del collettore rispetto ai metodi di misura convenzionali.
4. Una gamma di tavolini con un intervallo di azionamento di 300 mm × 300 mm permette di eseguire misurazioni anche su oggetti campione di grandi dimensioni, ad esempio un collettore utilizzato per le batterie di automobili, senza bisogno di elaborazione per un microscopio.

Immagine

Misurazione dell'irregolarità di una lamina di rame di un collettore di elettrodo negativo

Durante la misurazione dell'irregolarità con un microscopio LEXT OLS5000 Olympus è possibile visualizzare le seguenti tipologie di informazioni: dati delle irregolarità, immagini con falso colore 3D del microscopio laser e dati sull'altezza, immagini a colori reali del microscopio ottico. In questo modo gli ispettori possono confermare l'irregolarità con un numero. Possono inoltre comprendere lo stato della superficie del collettore dai dati numerici. L'osservazione di tali immagini permette agli ispettori di riconoscere la reale texture della superficie.