鋰電清潔度分析:從光鏡到電鏡(下)
由上篇文章【鋰電清潔度分析:從光鏡到電鏡(上)】分析可知,光鏡清潔度分析法容易造成金屬和非金屬的誤判,也無法分析異物的成分信息,因此無法區(qū)分是哪一類雜質(zhì)。同時,由于光鏡的分辨率有限,對于小尺寸的顆粒數(shù)量會產(chǎn)生誤判。
針對客戶的實際需求,全自動的雜質(zhì)檢測方案 ParticleX Battery 應(yīng)運而生,可實現(xiàn)雜質(zhì)顆粒的形態(tài)和數(shù)量分析、區(qū)分雜質(zhì)顆粒的種類(如鐵類、銅類)等,并且可以實現(xiàn) 7x24h 不間斷工作。
01
掃描電子顯微鏡檢測的原理及結(jié)果
簡單來說,掃描電鏡是用于樣品微區(qū)形貌、結(jié)構(gòu)及成分的觀察和分析的儀器。電子槍發(fā)射的電子束在掃描電鏡鏡筒中,通過電磁透鏡聚焦和電場加速,入射到樣品表面,電子束與樣品原子核或核外電子發(fā)生多種相互作用,從而產(chǎn)生各種反映樣品特征的信號。這些信號包括:二次電子、背散射電子、X 射線等。其中,二次電子和背散射電子被相應(yīng)的探頭接收,即可獲得形貌信息;X 射線被能譜探頭接收并分析,即可獲得成分信息。
以掃描電鏡和能譜儀為硬件基礎(chǔ),通過軟件系統(tǒng)控制,即可實現(xiàn)全自動對各類雜質(zhì)顆粒進(jìn)行快速識別、分析和分類統(tǒng)計,并一鍵生成檢測報告。測試結(jié)果如下:
a) 各類金屬異物統(tǒng)計結(jié)果
b) 測試結(jié)果合格與否自動判定
c) 各類異物平均成分含量
d) 特殊異物詳細(xì)分析
02
光鏡與電鏡的對比分析
2.1 電鏡的優(yōu)勢
相對于光鏡,電鏡最大的優(yōu)勢是,通過搭配能譜探測器,可以給出顆粒的元素種類和含量信息,進(jìn)而對照數(shù)據(jù)庫,就能判斷出顆粒的種類。通過更精細(xì)的微觀形貌和成分分布特征,進(jìn)一步判斷顆粒來源,為工藝改進(jìn)和產(chǎn)品質(zhì)量提升提供數(shù)據(jù)支撐。如下案例所示:
通過自動檢測找到如下顆粒,其主要成分為 Fe-Si-Ti-O。一鍵回到該顆粒位置,采集高清圖像,該顆粒在形態(tài)上呈層片裝。進(jìn)一步對該顆粒做能譜面掃描分析,結(jié)果顯示,Ti 元素集中在顆粒的右側(cè)下層。據(jù)此推測,該顆粒為 Ti 的涂層由于摩擦或沖擊脫落形成。
2.2 光鏡的優(yōu)勢
當(dāng)然,電鏡系統(tǒng)并不會完全替代光鏡系統(tǒng)。光鏡系統(tǒng)由于其價格低廉、操作簡單、測試速度快的優(yōu)勢,在清潔度分析領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,尤其在磁性異物定量統(tǒng)計方面有其獨特的優(yōu)勢。
兩者的具體差異如下:
03
ParticleX Battery
全自動電鏡清潔度分析系統(tǒng)
飛納 ParticleX 是最早基于電鏡 + 能譜的清潔度分析系統(tǒng),其發(fā)展歷史可追溯至 1992 年成立的 Aspex 公司,發(fā)展至今已經(jīng)有 30 多年歷史,有著豐富的技術(shù)積累。其產(chǎn)品特點如下:
3.1 軟硬件一體化設(shè)計制造,運行更流暢
飛納 ParticleX Battery 專業(yè)用于鋰電清潔度分析。為保證整套系統(tǒng)的流暢運行,軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)都由飛納團(tuán)隊設(shè)計制造。因此,軟件系統(tǒng)對硬件有 100% 的控制權(quán),并可以根據(jù)用戶需求進(jìn)行針對性優(yōu)化。
3.2 7×24 小時連續(xù)運行,無人值守
ParticleX Battery 采用 CeB6 單晶體燈絲,測試壽命超過 2000 小時,可連續(xù)隔夜分析,無需 頻繁更換燈絲。大樣品倉室,可視面積為 100×100 mm,可放置 4 片直徑 47mm 的圓形濾膜,樣品測試自動切換。測試過程完全自動化,無需人為干預(yù)。
3.3 快速獲取清晰圖像,兼顧效率與質(zhì)量
采用搜索 → 測量的運行邏輯,先在低分辨率下尋找顆粒,再在高分辨率下測量顆粒,在保證圖像清晰度的前提下,大幅提升測試效率。
3.4 更高的自動化程度
將自動化模塊組合成小程序,測試時直接調(diào)用小程序即可開始測試,無需設(shè)置復(fù)雜的參數(shù)。測試過程無需人為干預(yù),操作人員只需在測試完成后發(fā)送數(shù)據(jù)即可。
自動化模塊包括:自動設(shè)置電壓束流等,自動消磁,自動調(diào)節(jié)亮度對比度,自動調(diào)節(jié)焦距,自動調(diào)節(jié)電子束對中,自動數(shù)據(jù)分析,自動待機(jī)等。
3.5 更完善的數(shù)據(jù)庫,更靈活的分類規(guī)則
系統(tǒng)內(nèi)置了鋰電清潔度金屬異物分類數(shù)據(jù)庫,客戶可直接調(diào)用。
客戶也可以直接導(dǎo)入其供應(yīng)商的數(shù)據(jù)庫規(guī)則文件,與其供應(yīng)商保持一致。
同時,客戶還可根據(jù)自身產(chǎn)品特征靈活修改或添加分類規(guī)則,建立專用的數(shù)據(jù)庫。分類規(guī)則是通過一系列布爾表達(dá)式定義,邏輯規(guī)則包括 and,or,求和,比值,含量排序等,可對復(fù)雜夾雜物做精準(zhǔn)描述,同時閱讀和編輯簡單方便。
3.6 更豐富的測試報告格式
ParticleX 系統(tǒng)中,集成了獨立的報告生成器軟件,有豐富的選項和功能,用戶可自定義輸出數(shù)據(jù)的種類和格式。客戶也可以直接導(dǎo)入其供應(yīng)商的報告格式文件,與其供應(yīng)商保持一致。具體報告數(shù)據(jù)包括:
各類顆粒按尺寸分布的統(tǒng)計表格
可按 ISO16232 或 VDA19 要求格式,也可自定義格式
多種柱狀圖形式可選
包含累計分布曲線,以及 D10, D50, D90 等數(shù)據(jù)
各類顆粒的平均成分表格
可自定義元素的種類并做 100% 歸一化
可自定義顆粒的種類并做 100% 歸一化
特征顆粒詳細(xì)信息列表
信息包括顆粒的圖像、尺寸(長度、圓度、面積、周長等)、能譜譜圖等
可將不同種類顆粒分開顯示
每類顆粒可顯示 500 個顆粒,并可按尺寸排序
三元相圖分析
自定義元素種類
自定義顆粒類別選擇
自定義圖標(biāo)大小
測試結(jié)果合格與否判定
3.7 適應(yīng)各類復(fù)雜環(huán)境
不管是 Aspex 還是 ParticleX,其功能定位都是一臺專業(yè)用于潔凈度分析的全自動化設(shè)備。從龐大的 Aspex 到緊湊的 ParticleX,這得益于電子工業(yè)的發(fā)展和 CeB6 晶體燈絲的優(yōu)良性能。設(shè)備設(shè)計得更為緊湊,具有如下優(yōu)點:
不需要單獨的房間,一張桌子就足夠
不需要外加防震裝置,內(nèi)置防震系統(tǒng),可以放置于車間環(huán)境,也可以放置于高樓層
不需要外加防磁裝置,內(nèi)置磁屏蔽,無需進(jìn)行場地測試和場地改造
不需要專業(yè)技術(shù)人員,簡單培訓(xùn)即可操作
方便搬運和移動,遇到實驗室搬遷等,可以快速搬運,并經(jīng)過簡單組裝即可使用
ParticleX 提供的不僅僅是分析數(shù)據(jù),更是解決方案,它可以向您提供作出決策所需的信息,助力您的研發(fā)與生產(chǎn)制造。如果想了解產(chǎn)品更多信息,歡迎聯(lián)系我們:
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