X射线金属异物检验技术方案 提升锂电池使用良率
- 魏淑芳
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锂离子二次电池(LIB)目前广泛运用在笔记本电脑、手机及电动车领域，也就是人们日常使用中与锂电池的接触息息相关。2016年智能手机锂电池意外事件，让电池厂对电芯、正负极材料的选用更为谨慎，如何在电池生产阶段做到材料测试、进料检验等源头把关，进而提升锂电池使用良率及可靠性更显重要。
纬利副总经理余传宗指出，由于锂电池的能量密度需求一再提升，但高能量密度却容易导致热失控、着火等安全问题，追溯其可能原因，应是电池内部金属污染物所造成的电池短路所引发。为了提升金属异物管理技术，避免电池内部短路潜在风险，目前业界由日立推出、纬利代理的锂离子电池用X射线异物分析仪EA8000，针对电池生产流程、进出货做到详实检验，实时找出不良品以减少原物料耗损问题。
因金属污染物造成电池内部瑕疵，过去制造业者遭遇的挑战来自没办法实时、快速检验出不良品，又或是问题出自原料端或制程问题而无法检验出异常，当商品出货后才发现问题所在。所以更需要在制造源头针对电池金属异物进行更严谨的检测控管，这包括污染物的尺寸、成分、数量等。
纬利产品专员詹前斌接着解释，过去金属异物检验技术延伸出几项方案，但每项有各自优缺点。例如ICP-OES、WDX较难侦测出污染物的尺寸、数量；Microscope用显微镜无法在黑色碳粉物质中看到金属异物颗粒，无法做组成分析；X-ray CT只能侦测异物位置，但无法分析异物种类；XRF无法事先知道要检验的问题点在哪，空有验证能力却无法发挥。所以在金属异物大范围检测、快速分析、内层异物检测等仍有改善空间。
为了解决电池业界的问题，X射线金属异物检验技术方案EA8000，做到检测尺寸为50×200 mm极板中，目标20 µm以上金属异物。这在以往X射线检验时间至少花上数十小时摄影时间，而EA8000检测速度比以往节省100倍以上，除了检测时间压缩到30分钟内完成，同时自动检测、扫描分析到数据报告一系列流程皆是自动化进行。
EA8000采用与CT X ray 原理，藉由X射线扫描图像捕捉样品中的金属异物，并记录异物所在位置，再使用XRF分析金属异物元素组成，将相关数据记录并以报告呈现。以往检测电极板微小金属异物，只能分析存在于样品表面异物，若是异物存在内部则由异物产生的X射线会被基材所吸收，导致信号强度相对微弱。
不过目前EA8000技术再革新，可检测锂电池材料中的正？负极活性物质、导电剂等粉末状样品，也可检测隔离膜、电极板等薄片状样品。
与过去技术相比，詹前斌说EA8000金属异物的检测速度、元素分析准确度大幅提高，同时达到一体化操作，无形中提高工作效率。EA8000先透过X-ray影像系统测试样品中异物影像，接着用显微镜观察异物型态，最后则藉由XRF功能自动分析异物的元素种类及组成。这也让电池业者在做锂电池收货检查、进度管理，大幅提升整体作业流程效率。
