電池:品質管理における新たな挑戦

2021年3月24日 | Gina Naujokat

リチウムイオン電池(LIB)は、現代の生活に欠かせない存在となっています。二次電池の厳格な試験は、品質と機能の確保だけでなく、安全性向上の観点からも非常に重要です。

Teaser-Battery

リチウムイオン電池(LIB)は、現代生活において不可欠な存在となっています。スマートフォン、タブレット、ノートPCなど数多くの用途で使用されているほか、eモビリティや航空宇宙分野においてもその重要性が急速に高まっています。バッテリーの徹底的なテストは、品質や機能の確保だけでなく、安全性の観点からも極めて重要です。

例えば、欧州危険物道路輸送協定(ADR)において危険物に指定されているように、不適切な組み立てや外装の液漏れにより、短絡(ショート)や発火が発生するおそれがあります。

バッテリーにとって最も効果的な検査方法は、非破壊のX線技術です。これは、外装を通した内部構造の可視化を実現する唯一の方法であり、機器に組み込まれた状態のバッテリーであっても、取り外したり開封したりすることなく、安全かつ正確に検査できます。三次元のコンピュータ断層撮影(CT)を使用することにより、任意の関心領域における仮想3Dボリュームの拡大、回転、スライスを通じて、テスト対象物を正確かつ信頼性高く解析することが可能です。

高度なCera再構成および視覚化ソフトウェアでは、360°にわたるX線画像パッケージ全体の処理に依存せず、180°のデータから目立った差異なしに完全な3Dボリュームを計算します。これにより、デバイスをX線管に十分近づけることができ、マイクロメートル範囲のすべての詳細を高解像度で捉えることができます。この例では、220°の部分スキャンによってモバイルバッテリーを検査しました。特殊なフィルターにより、アーチファクトやビームハードニングを補正して画質を最適化しています。

この検査結果は、実に印象的なものです。

Fig1-Sample-holder-small

図1:自動衝突防止機能を備えたYXLON FF35 CT
システムにおける高精度なマニピュレーション。

Fig2-ROI-4000mAh-battery-qualityscan_200x13
Fig3-ROI-4000mAh-battery-qualityscan_20x13

図2および図3:3Dボリュームの仮想スライスは、ショートや熱暴走を防ぐためにアノードの重なりが十分であることを明確に示しています。

Fig4-4000mAh-battery-quality-partial_20x14

図4:層間剥離や亀裂は、容量や寿命の低下、さらにはバッテリーの故障につながる可能性があります。

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