铜川工业CT应用：动力电池单体安全隐患无损检测

　　1 结构断裂

　　动力电池的电极结构会因工厂缺陷或充放电过程而损坏。电极的断裂一般发生在电池内电极的弯曲处，如圆柱电池的卷绕电芯内侧，软包和方壳的卷绕叠置电极内侧电池。图5为某方形硬壳电池内电极的工业CT扫描图像。从图 5(a)(b) 可以观察到清晰的正负极层状结构。对比度高的层对应正极片，对比度低的层对应负极片。

　　图5 动力电池电极结构断裂检测

　　图 5(b) 是电极其他部分结构破裂的放大 CT 图像。如图中箭头所示，在电极弯曲部分的内4层，可以观察到一个较暗的斑点，表明该斑点处的电极密度低于周围，即电极结构断裂，断裂距离约为0.13mm。 .电极的断裂会使断裂点附近的微观结构与其他区域的电连接程度不同。在充放电过程中，电流密度分布会不均匀，造成少量不均匀的产热和容量损失。由于电极在循环过程中发生变形，电极的断裂程度可能会因电极的整体变形而扩大。这个假设还需要进一步的对比验证。

　　2 电极折叠

　　在动力电池内部，电极是否起皱可以表征电池内部结构的整体规律性，这关系到电池的输送程度和电池的使用程度。图6(a)和图6(b)为2个同型号方形硬壳电池的工业CT扫描结果。可以观察到，图6(a)中平坦和弯曲区域的每一层电极表现出更高的一致性，电池绕组中心的间隙也是线性的，具有更高的规律性;从图6(b)中可以清楚地观察到，部分电极出现褶皱，电极整体呈弧形。

　　图6 动力电池电极褶皱检测

　　图 6(c) 是皱纹程度更大的区域的详细图像。 *大皱纹的长度约为10mm，皱纹弧度约为150°，如图6(c)中的圆圈所示。皱纹的出现导致电极内部正负极之间产生空隙，减小了有效接触面积，会影响电极在使用过程中的反应性，增加电池内部短路的风险。电池因起皱而产生的内部空隙也会影响电池的容量和内阻，从而影响其发热量，增加电池模块或单体在系统中的一致性。