X螢光-XRF 電池中金屬異物污染分析,該怎麼做?

新聞提供:科邁斯集團發表日:2019/05/20
關鍵字: 問題提問
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電池中金屬異物成分及位置分析

隨3C產品科技日新月異,電動車趨勢普及,3C產品越做越小,小的產品體積中需求更大的容納電量,已然成必要發展趨勢。但隨電池高能量密度,潛在的風險,也讓使用大廠更講求其使用安全。

 

此篇透過了解降解的變化,可以了解橡膠材料的性質再根據產品的要求確定合理的加工條件以及儲存環境,在開發及品管方面能獲得更重要的訊息。

 

其中,鋰離子電池(Lithium-ion battery),是現行最常用的一種充電電池,在過去,鋰離子電池中的正負極材料或是隔離膜(如右圖),常存在金屬污染顆粒,交換於正負極材料,導致電池內部短路,造成潛在的爆炸風險。

過往的解決手法,包含:SEM-EDX和XRF可進行元素定性,但無法得知樣本確切異物位置,無從觀察、2D Xray雖能得知異物位置,但無法了解污染物成分、即使3D|CT斷層掃描也僅能得到異物完整空間形狀,但也卻受限被測物體積過小難以發揮、ICP-MS需破壞溶解樣品,污染濃度過低;顯微鏡Microscope則無法於黑色材料背景中觀察搜尋到異物。有鑒於鋰離子電池分析問題,日本日立EA8000VX專門為電池大廠設計開發一款結合多重分析的高精密檢測電池設備-EA8000VX。

 

 

EA8000VX可快速自動判別分析約20微米以上的金屬異物顆粒,結合XRF螢光元素分析與高解析穿透式Xray影像系統,及內置Microscope顯微鏡系統,結合三種以上分析量測於一體。

 

EA8000VX 專用於分析檢測電池正負極板或隔離膜,檢測分為三大步驟:

 

(1)先透過X光快速大面積mapping地毯式掃瞄異物位置,並且記錄位置資訊

 

(2)同時透過輔助光學顯微鏡,可觀察異物具體狀況型態

 

(3)最後再經由高解析XRF螢光元素分析儀,根據記錄位置,一一定性掃瞄其異物組成成分

 

 

如上圖為透過光學Microscope下觀察,從XRF分析結果中得知,此一異物含有鐵(Fe),鎳(Ni),鉻(Cr)三元素。

 

 

上圖為分析顯示,透過EA8000,Xray影像掃描後,可得一灰階色澤,其上右邊佈滿異物灰色顆粒,此為異物位置 ; 再經由XRF分析如右圖,得知有6顆鐵(Fe),以及41顆銅(Cu)異物。

 

 

上圖則為一實際測試流程,將樣品備置成欲檢測大小形狀,至於分析製具中,開始mapping掃描,得到Xray異物影像,除了異物顆粒大小,也可得知其組成成分。

 

EA8000VX可應用於電池產業,鋰離子電池、燃料電池,或其他如高性能薄膜、添加劑或無塵室異物異物檢測及識別分析。系統可針對固體或粉體,範圍大小從A4尺寸,經過數分鐘~數十分鐘檢測,檢出20微米以上的金屬異物, 並自動對其異物進行XRF高感度定性分析,實現高效率元素識別。與傳統方法相比, EA8000VX 微小元素分析定性功能,以及污染異物的掃描檢測速度、可應用於同一檢測程序中一鍵完成,大幅提升分析檢查效率,也為目前各國際電池大廠,必要的檢測利器之一。

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