Aseguramiento de la calidad de materiales de las baterías
ZEISS EMOBILITY SOLUTIONS

Aseguramiento de la calidad de materiales de las baterías

Desarrollo de la estructura de los materiales y procesamiento de las materias primas

Materiales de alta calidad significan baterías de alta calidad

Sentar las bases del rendimiento de los VNE

Entre todos los elementos de un vehículo de nueva energía (VNE), el sistema de baterías es el que más influye en la experiencia de conducción. La densidad energética de las celdas determina la relación peso/potencia y la autonomía, mientras que el tiempo de carga debe cumplir las expectativas del cliente. Y ya que las materias primas están intrínsecamente relacionadas al costo de las celdas de baterías, las soluciones deben ofrecer resultados en tres frentes: precio, rendimiento y, por supuesto, seguridad.

Explore algunos de los principales desafíos de calidad relacionados con el desarrollo y procesamiento de materiales para baterías y descubra el catálogo de productos de microscopía de ZEISS que es fundamental para superarlos.

Principales desafíos para la calidad de los materiales de las baterías

Desarrollo de fórmulas

Desarrollo de fórmulas

Determinar las propiedades ideales

El desarrollo de nuevos materiales activos para el cátodo, el ánodo y el separador ayuda a mejorar la capacidad, el comportamiento de carga y la vida útil de forma rentable. Aunque añadir silicio al ánodo puede aumentar la densidad energética, hay que vigilar el impacto potencial sobre la vida útil de la batería.

Las soluciones de microscopía electrónica y de rayos X de ZEISS contribuyen a mejorar el rendimiento y la seguridad de las baterías, ya que sus imágenes y análisis son fundamentales para determinar las propiedades relevantes de los materiales.

Control de la cadena de suministro

Control de la cadena de suministro

Uniformidad y coherencia

Controlar la calidad de las mercancías entrantes garantiza la uniformidad y coherencia en el suministro de material. Las cuestiones clave van desde la cualificación de las materias primas en polvo hasta el control de calidad de las láminas.

Los microscopios ópticos y confocales de ZEISS examinan la rugosidad y la microestructura de las láminas, mientras que los microscopios electrónicos evalúan la composición, la distribución de las partículas y la contaminación de las materias primas en polvo. Para garantizar un suministro uniforme, el microscopio de rayos X de ZEISS analiza baterías enteras.

Presión de calandrado

Densidad, porosidad y carga

Una mezcla deficiente del material de la batería y un calandrado a baja presión provocan vacíos en el material aglutinante y un espaciado excesivo de las partículas del cátodo. La inspección con microscopía de rayos X 3D puede contrarrestar efectos negativos como la densidad de energía subóptima o la escasa capacidad de carga.

Este vídeo muestra dos cátodos que han sido comprimidos a diferentes presiones de calandrado. Las variaciones resultantes en la densidad de empaquetamiento de las partículas y en la porosidad del electrodo afectan al rendimiento electroquímico de las celdas.

  • Este vídeo muestra imágenes no destructivas de la microestructura celular tras un único ciclo de carga.

    Efectos de la vida útil y del uso

    Seguimiento del estado de la batería

    Dado que el rendimiento de una batería varía durante su vida útil, es fundamental comprender los efectos longitudinales del uso. Las soluciones de microscopía permiten observar cómo los procesos de carga y descarga desencadenan cambios químicos y estructurales que alteran los materiales de los electrodos.

  • Este vídeo muestra los cambios morfológicos en una batería de ánodo de litio-metal tras 80 ciclos de carga: deformación mecánica en los bordes de los electrodos, formación de tensiones y variación de la distancia radial y la separación de las capas.

    Efectos de la vida útil y del uso

    Observación de los cambios microscópicos

    La hinchazón y contracción repetidas de la batería provocan grietas, huecos y una menor estabilidad mecánica y conectividad eléctrica. La cartografía de propiedades eléctricas a microescala con microscopía electrónica de ZEISS ayuda a responder a la reducción de la capacidad y al posible fallo de las celdas.

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Descargas

  • Battery Material High Resolution 3D Imaging by FIB

    6 MB
  • Battery Material Microstructure Analysis by SEM & EDS

    7 MB


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