隨著能源、環(huán)境問(wèn)題日益凸顯，新能源汽車是目前各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的關(guān)鍵行業(yè)，其中電池及其能量控制系統(tǒng)無(wú)疑是是*迫切想要攻克的難題，提高儲(chǔ)能密度及使用**性一直是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。
從三元粉末鋁箔到正極材料、從石墨銅箔到負(fù)極材料、成品電池及電池殼體的激光焊接等等的質(zhì)量管控都離不開金相設(shè)備的助力，下面我們介紹下電池各組件的金相制備方案。
應(yīng)用案例 三元粉末 粉末材料需要管控其尺寸粒徑分布，形狀，內(nèi)部孔隙率。傳統(tǒng)的金相方式制備方式其難點(diǎn)在于如果選用冷鑲嵌樹脂潤(rùn)濕性差，很難包裹住粉體顆粒，導(dǎo)致在研磨拋光過(guò)程中粉體掉落。推薦使用EpoThin2環(huán)氧樹脂，其物理參數(shù)為：樹脂與固化劑混合后粘度約250cps，23℃固化時(shí)間約9小時(shí)，放熱峰值溫度約65℃。使用小勺子將粉末均勻置于25mm的鑲嵌模具內(nèi)，澆入攪拌好的樹脂并用攪拌棒輕輕攪拌，使樹脂充分包裹粉末材料，靜置等待樹脂自然固化。 靜置過(guò)程中粉末材料會(huì)沉降至底部，但是因粉末材料尺寸較小，**步的研磨不可以用太粗的砂紙進(jìn)行研磨，推薦使用P2500砂紙，然后進(jìn)行3μm金剛石拋光去除砂紙劃痕，*終使用氧化鋁拋光液去除所有劃痕，制備工藝參數(shù)見(jiàn)下表。 成品圓柱電池 成品電池內(nèi)部已經(jīng)注入電解液，在金相制備之前需要將電解液放出，可以使用粗砂紙將電池蓋帽去除，放出電池內(nèi)的電解液。為不改變電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，建議帶外部鐵殼直接鑲嵌，推薦使用Epothin2樹脂進(jìn)行鑲嵌，此款樹脂粘度低流動(dòng)性好，峰值放熱溫度低，不會(huì)改變電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為增加樹脂的填充，推薦使用SimpliVac真空鑲嵌機(jī)輔助冷鑲嵌。 固化后切割樣品，若樣品對(duì)水敏感，則選用干切的方式進(jìn)行切割，切割后進(jìn)行二次鑲嵌為合適的尺寸為研磨拋光做準(zhǔn)備，水敏感電池可選擇金剛石拋光膏進(jìn)行拋光，酒精加乙二醇進(jìn)行冷卻， 研磨拋光工藝參數(shù)見(jiàn)下表。 方形電池殼體 目前方形電池殼體多選用鋁錳合金，其具有易成型、耐腐蝕、導(dǎo)電性能優(yōu)異等特點(diǎn)，但鋁合金對(duì)激光的反射率較高，且導(dǎo)熱性好，造成激光焊接有一定難度，焊接過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)凸起、氣孔、氣泡等問(wèn)題，所以日常需要管控焊接質(zhì)量。 方形電池殼體厚度根據(jù)容量不同主要有0.6mm和0.8mm，金相檢測(cè)時(shí)的難度在于，薄的鋁殼體不能耐受夾具夾持的力，否則極易發(fā)生變形，切割時(shí)推薦使用標(biāo)樂(lè)Isomet1000切割機(jī)搭配20HC金剛石切割片，機(jī)器可以搭配一個(gè)平臺(tái)，手推樣品切割成合適的尺寸，鑲嵌后進(jìn)行研磨拋光。鋁合金在研磨拋光過(guò)程中極易發(fā)生氧化，所以*終拋光階段需要使用PH10.5的氧化硅拋光液作為終拋液，可以有效去除氧化皮層，得到鋁合金本質(zhì)的銀白色。具體研磨拋光步驟見(jiàn)下表。 拋光后的樣品若需要觀察焊接情況，可選擇10%氫氧化鈉或者Kroll溶液進(jìn)行腐蝕皆可。
應(yīng)用案例
三元粉末
粉末材料需要管控其尺寸粒徑分布，形狀，內(nèi)部孔隙率。傳統(tǒng)的金相方式制備方式其難點(diǎn)在于如果選用冷鑲嵌樹脂潤(rùn)濕性差，很難包裹住粉體顆粒，導(dǎo)致在研磨拋光過(guò)程中粉體掉落。推薦使用EpoThin2環(huán)氧樹脂，其物理參數(shù)為：樹脂與固化劑混合后粘度約250cps，23℃固化時(shí)間約9小時(shí)，放熱峰值溫度約65℃。使用小勺子將粉末均勻置于25mm的鑲嵌模具內(nèi)，澆入攪拌好的樹脂并用攪拌棒輕輕攪拌，使樹脂充分包裹粉末材料，靜置等待樹脂自然固化。
靜置過(guò)程中粉末材料會(huì)沉降至底部，但是因粉末材料尺寸較小，**步的研磨不可以用太粗的砂紙進(jìn)行研磨，推薦使用P2500砂紙，然后進(jìn)行3μm金剛石拋光去除砂紙劃痕，*終使用氧化鋁拋光液去除所有劃痕，制備工藝參數(shù)見(jiàn)下表。
成品圓柱電池
成品電池內(nèi)部已經(jīng)注入電解液，在金相制備之前需要將電解液放出，可以使用粗砂紙將電池蓋帽去除，放出電池內(nèi)的電解液。為不改變電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，建議帶外部鐵殼直接鑲嵌，推薦使用Epothin2樹脂進(jìn)行鑲嵌，此款樹脂粘度低流動(dòng)性好，峰值放熱溫度低，不會(huì)改變電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為增加樹脂的填充，推薦使用SimpliVac真空鑲嵌機(jī)輔助冷鑲嵌。
固化后切割樣品，若樣品對(duì)水敏感，則選用干切的方式進(jìn)行切割，切割后進(jìn)行二次鑲嵌為合適的尺寸為研磨拋光做準(zhǔn)備，水敏感電池可選擇金剛石拋光膏進(jìn)行拋光，酒精加乙二醇進(jìn)行冷卻， 研磨拋光工藝參數(shù)見(jiàn)下表。
方形電池殼體
目前方形電池殼體多選用鋁錳合金，其具有易成型、耐腐蝕、導(dǎo)電性能優(yōu)異等特點(diǎn)，但鋁合金對(duì)激光的反射率較高，且導(dǎo)熱性好，造成激光焊接有一定難度，焊接過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)凸起、氣孔、氣泡等問(wèn)題，所以日常需要管控焊接質(zhì)量。
方形電池殼體厚度根據(jù)容量不同主要有0.6mm和0.8mm，金相檢測(cè)時(shí)的難度在于，薄的鋁殼體不能耐受夾具夾持的力，否則極易發(fā)生變形，切割時(shí)推薦使用標(biāo)樂(lè)Isomet1000切割機(jī)搭配20HC金剛石切割片，機(jī)器可以搭配一個(gè)平臺(tái)，手推樣品切割成合適的尺寸，鑲嵌后進(jìn)行研磨拋光。鋁合金在研磨拋光過(guò)程中極易發(fā)生氧化，所以*終拋光階段需要使用PH10.5的氧化硅拋光液作為終拋液，可以有效去除氧化皮層，得到鋁合金本質(zhì)的銀白色。具體研磨拋光步驟見(jiàn)下表。 拋光后的樣品若需要觀察焊接情況，可選擇10%氫氧化鈉或者Kroll溶液進(jìn)行腐蝕皆可。