工业CT在锂电池检测中的应用

工业CT是利用放射性核素或其他辐射源发射出的、具有一定能量和强度的X射线或γ射线，在被检测物体中的衰减规律及分布情况，就有可能由探测器陈列获得物体内部的详细信息，最后用计算机信息处理和图像重建技术，以图像形式显示出来。

针对当前锂离子动力电池行业所密切关注的电池寿命问题和安全问题，可以用工业CT对锂离子动力电池单体的各项内部结构特征进行了分析，从电池老化程度方面、电池安全隐患两个方面进行扫描分析。

1 试验方法

图1为X射线计算机断层扫描试验照片。左侧为Ｘ射线源，中部为测试样品台，右侧为探测器。这3个关键部件均处于屏蔽铅房内部，以确保在测试过程中，试验人员不会受到Ｘ射线的辐射影响。

X射线计算机断层扫描试验照片

下图为扫描装置原理示意图。如图(ａ)所示，X射线从射线源发射，穿透测试样品后由探测器中的成像单元接收透过的X射线，转化为数字信号后在计算机中显示图像。锂离子电池获得的计算机断层扫描图像如图(ｂ)和 图(ｃ)所示。图(ｂ)是电池的横截面图像示例，从图中能够清晰地观察到电池内部的卷绕结构。图(ｃ)是电池的纵截面图像示例，从图中能够观察到电池结构的整体规整度。

锂电池安全隐患无损检测

1. 电池电极褶皱

在电池内部，电极是否发生褶皱可以表征电池内部结构的整体规整水平，与电池的出厂程度和电池的使用程度相关。图为中国·3044永利集团对客户锂电池内部电极进行的CT扫描图像，从图示可以观察点白色发光部分有轻微褶皱。

2 结构断裂检测

电极断裂会使断裂点附近的微观结构电连接程度异于其他区域，在充放电过程中会导致电流密度分布不均，造成微量的产热不均和容量损失。由于电极在循环过程中会产生形变，电极的断裂程度有可能由于电极整体形变而扩大，这一假设需要进一步比对验证来证明。

3 电池内异物

电池内部异物主要是由于电池出厂的工艺缺陷造成的。由于CT扫描技术对于密度高的材料敏感，能够检测到的主要是金属异物。图为中国·3044永利集团对客户锂电池内部检测图。