探索汽車固態(tài)電池的工業(yè)CT無損檢測

伴隨著電動汽車和可再生能源的快速發(fā)展，固態(tài)電池作為動力電池領(lǐng)域的前沿技術(shù)，近年來備受關(guān)注。電動汽車市場的快速增長催生了對更高效、更安全電池技術(shù)的需求，而固態(tài)電池具備高安全性和潛在的高能量密度的性能特點，有望成為電動汽車和其他移動設(shè)備的下一代電源解決方案。

在這一背景下，全球范圍內(nèi)的研究團隊和企業(yè)開始投入大量資源進行固態(tài)電池的研發(fā)。包括日本、美國和中國在內(nèi)的多家車企及電池企業(yè)都在今年先后宣布了各自固態(tài)電池產(chǎn)品的最新進展。例如，豐田就宣布計劃在2026年啟動固態(tài)電池的生產(chǎn)；梅賽德斯-奔馳也在積極布局固態(tài)電池技術(shù)，宣布與美國電池初創(chuàng)公司Factorial Energy合作，共同開發(fā)新型全固態(tài)電池技術(shù)；廣汽集團、上汽集團和寧德時代等企業(yè)都在積極推進固態(tài)電池技術(shù)的研發(fā)和應用，廣汽集團已經(jīng)宣布計劃在2026年實現(xiàn)全固態(tài)電池的量產(chǎn)裝車，這在全球范圍內(nèi)是最早的量產(chǎn)時間節(jié)點之一。

在液態(tài)電池發(fā)展相對成熟的當下為什么這些企業(yè)還要研發(fā)固態(tài)電池呢？
從安全方面來看，固態(tài)電池能夠有效提高鋰電池的安全性。

液態(tài)電池面臨的主要風險是熱失控。當前液態(tài)電池體系能夠做的包括：提升隔膜的耐溫性、電解液中添加阻燃物質(zhì)等。但這些措施不能夠徹底消除自身的安全隱患。如果使用耐高溫、不燃燒或者不易燃燒的固態(tài)電解質(zhì)，則可以從根源上降低鋰電池的自燃風險。

從性能方面來看，固態(tài)電池有潛在的高能量密度特點。
固態(tài)電池能夠兼容能量密度更高的正負極材料。未來，要發(fā)展超高能量密度的鋰電池，需要使用金屬鋰作為負極材料。金屬鋰作為負極材料時，在充放電的過程中，負極材料表面容易形成鋰枝晶。在液態(tài)電池體系中，鋰枝晶會刺破隔膜，導致電池的短路，從而引發(fā)電池的失效。此時，使用固態(tài)電解質(zhì)則可以有效解決這一問題。

因此，盡管固態(tài)電池的量產(chǎn)在短期內(nèi)面臨諸多挑戰(zhàn)，在實現(xiàn)量產(chǎn)普及的道路上，相關(guān)企業(yè)也必須克服包括提高離子導電性、確保安全性和穩(wěn)定性等技術(shù)難題。同時，降低生產(chǎn)成本，使固態(tài)電池的價格更具競爭力，也是企業(yè)必須面對的挑戰(zhàn)。

客戶案例
全球領(lǐng)先的新能源電池公司LG Energy Solution（LG新能源）看好固態(tài)電池的發(fā)展前景，目前正在開發(fā)聚合物和硫化物固態(tài)電池以及使用鋰金屬負極的高能量密度充電電池，但當下他們也面臨著一些挑戰(zhàn)，如增加電池界面接觸、降低生產(chǎn)成本。
蔡司作為LG新能源的合作伙伴，為其電池研發(fā)中的質(zhì)量難題提供高效的解決方案。

ZEISS Xradia X射線顯微鏡（XRM）可對電池結(jié)構(gòu)進行安全、高效的無損三維成像。LG研發(fā)團隊在發(fā)現(xiàn)疑似問題區(qū)域后，利用蔡司X 射線顯微鏡的高分辨率無損圖像和相關(guān)分析技術(shù)，鎖定問題根源，確定改進措施，從而幫助產(chǎn)品開發(fā)。

隨著市場對電池的分析要求也日益提高，不僅需要更快、更大量地分析更小的問題，而且實時分析的需求也愈發(fā)強烈。在此背景下，LG 積極將蔡司的分析設(shè)備和技術(shù)引入電池研發(fā)流程。同時，對于一些無法解決的問題，LG 與蔡司展開合作，共同開發(fā)電池專用的定制技術(shù)以及各類新的分析技術(shù)，從而提升其在電池領(lǐng)域的競爭力。